Введение к работе
Актуальность. Основа современных представлений в механике, равно как и методологический арсенал науки создавались на заре Нового времени, прежде всего в трудах Галилео Галилея. Именно с этим связан постоянно растущий интерес к его научному творчеству.
Одним из самых важных открытий начального этапа творчества Галилея было открытие им равноускоренного, а не равномерного, как он думал вначале, характера движения свободно падающих тел. Известно, что установив это, Галилей долгое время считал равноускоренным такое движение, при котором скорость тела в каждой точке траектории пропорциональна пройденному пути. Впоследствии ему удалось убедиться в неправильности этого утверждения (оно известно как "ошибочный закон свободного падения" или ОЗСП), и довольно элегантно доказать, что правильный закон: пропорциональность скорости времени ("истинный закон свободного падения" или ИЗСП). Однако ни роль ОЗСП в раннем варианте механики Галилея, ни роль самого понятия скорости для построения новой теории, ни даже причины, по которым утверждение с такой легкостью отвергаемое в "Беседах", столь долго рассматривалось Галилеем как истинное, до самого последнего времени оставались неясны. Странным образом от внимания исследователей ускользал даже тот любопытный факт, что Галилей практически не пользуется понятием скорости для формулировки и доказательства утверждений, составляющих основу теории в ее итоговом виде.
Цель работы: анализ раннего периода творчества Галилея, поэтапная реконструкция представлений и понятий его теории движения, в первую очередь, понятия скорости, исследования теоретических и культурологических предпосылок его представлений и понятий.
Методы исследования:
текстологический анализ сохранившихся рукописей, включающий сравнение различных интерпретаций одних и тех же фрагментов разными исследователями;
проведение численного эксперимента для уточнения деталей опытов, поставленных Галилеем для определения закона свободного падения;
применение методологии "общего знаменателя", разработанной Ромом Харре для описания взаимовлияния науки и искусства и использованной им при изучении построения натурфилософских теорий романтиками;
применение эстетических категорий для анализа научной теории.
Научная новизна:
1) впервые переведена на русский язык и введена в широкий на
учный оборот совокупность фрагментов рукописей Галилея, позволя
ющая проследить за постепенным переходом от обоснования теории
движения, основанного на ОЗСП, к итоговому построению теории, в
котором ИЗСП выводится из т. н. Постулата;
-
проведен численный эксперимент, доказывающий, что Галилеи и г. самом деле проводил эксперименты по скатыванию шарика по наклонной плоскости с чрезвычайно точной регистрацией полученных результатов;
-
на основе анализа теоретико-музыкальных текстов Винченцо Галилея и Джозеффо Царлино показано, что роль, которую понятие скорости играло и раннем варианте теории движений, аналогична роли понятия высота звука в музыкальной теории Винченцо Галилея. При этом использовался в значительной степени похожий математический аппарат;
-
предложено развитие идеи Дрейка о заимствовании естествоиспытателями Возрождения экспериментальных методов, применявшихся теоретиками музыки, для объяснения формирования экспериментального подхода в науке. Показано, что этот подход позволяет ответить и на ряд принципиальных вопросов, например, почему Галилей не принял в качестве исходного пункта своей теории экспериментально установленную им пропорциональность пройденного пути квадрату потраченного времени;
-
показано, что музыкально-теоретическая концепция Винченцо Галилея сыграла роль эстетического идеала в научном творчестве Га-лнлео Галилея, точно так же как его собственные книги, в свою очередь, оказали мощное эстетическое воздействие на ученых последующих поколений и послужили эстетическим идеалом для них;
-
предложена новая интерпретация понятия научного стиля, опирающаяся на анализ этого понятия в трудах А. Ф. Лосева. Эта интерпретация позволяет гораздо более тесно связать собственно научные результаты, полученные Галилеем, с особенностями его биографии, образования и мировоззрения.
Положения, выносимые на зашиту:
-
Реконструированное теоретическое построение, созданное Галилеем в период 1590—1610 гг. на основе как логического вывода, так и экспериментальных проверок и зафиксированное в ряде документов,- прежде всего письмах и рукописях, а также в двух ранних трактатах "О движении" и "Механика", является ранним вариантом теории движения Галллео Галилея (РВТД).
-
Центральным понятием РВТД является понятие скорости, которая считается величиной (а) непосредственно воспринимаемой и (б) самоочевидной. В теории понятие скорости не определяется, а все положения теории строятся на анализе изменения скорости при естественном движении.
-
РВТД создавался п предположении, что любое естественное движение можно считать равномерным. Ряд экспериментально обнаруженных закономерностей позволил убедиться не только в том, что это не так, но и в той, что у этой неравномерности имеется ряд следствий принципиального характера, в том числе, закон хорд и изохронизм колебаний маятника. Главной целью проведения окспериментоп было проверить основные положения РВТД. Главным результатом — осознание необходимости изменить систему обоснований теории.
-
Конкретные методики экспериментов были почерпнуты Галилеем из теоретико-музыкальных изысканий его отца, в которых и сам Галилео, по-видимому, принимал участие, а ОЗСП — исходный принцип РВТД — тесно смыкается с исходным принципом темперированной настройки, т. е. равных приращений высоты звука вдоль звукоряда.
-
Новая теория движения (поздний вариант) математизируема в том смысле, что она с одной стороны оперирует идеальными понятиями, допускающими численную или геометрическую форму выражения, с другой стороны, эти понятия однозначно связаны с измеримыми на практике или в эксперименте величинами. Поэтому в ней оказывается необходимым дать адекватное теоретическое определение понятия скорости и определить процедуру ее измерения. Галилею не удалось сделать ни того, ни другого с достаточной степенью корректности. В результате, в новой теории (в том виде, в каком она излагается в "Беседах") ему приходится по возможности избегать использования понятия скорости в точных формулировках теорем и в их доказательствах. Оно остается главным образом средством качественных рассуждений.
-
РВТД есть одно из ранних проявлений общего стремления Галилея к созданию единой универсальной картины мира, в которой все явления описываются единым языком — языком математики. К другим проявлениям следует отнести эксплицитно сформулированную программу математизации астрономии в "Трактате о сфере", акцент на роли точных измерений в военном деле и архитектуре, попытку выведения геоцентрической системы мира из физических принципов в трактате "О движении" и геометрическую интерпретацию поэмы Данте.
-
В научных построениях Галилео Галилея легко проследить влияние творчества его отца — Винченцо, в котором можно выделить три мировоззренческих принципа, наиболее отчетливо проявившихся в его полемике с Джозеффо Царлино: (а) отрицание классического (пифагорейского) обоснования теории консонанса; (Ь) утверждение чувственного восприятия как главного критерия для различения кон-сонирующих и диссонирующих созвучий и (с) принцип равных приращений (gl'incrementi eguali) как основа построения музыкальной системы. Их же в несколько видоизмененном виде мы находим и в построениях Галилео Галилея: (а) мир чисел (мир идей) сам по себе не может сообщить нам ничего нового о природе; (Ь) природа — открытая книга: познать природу можно только изучая ее; (с) "естественное" движение подразумевает равные приращения скорости. Эта
общность, взаимовлияние и взаимопроникновение методов науки и искусства друг в друга допускают применение теории "общего знаменателя", разработанной Ромом Харре. Она помогает объяснить как принципиальную новизну теории движения, так и некоторую косность в ее разработке.
Теоретическая и практическая значимость исследования определяется тем, что в нем впервые подробно проанализирован ранний этап создания одной из "двух новых наук" Галилео Галилея — теории движения — и показана ее взаимосвязь с другими формами теоретического мышления эпохи Возрождения, прежде всего, с работами по теории музыки. Реконструирована созданная Галилеем теория движения, которая является важным этапом его научного творчества и существенно отличается как от более ранней "пизанской" динамики, так и от более поздней теории, изложенной в "Беседах". Конкретизирована роль эксперимента в творчестве Галилея, выявлены параллели в развитии теории движения — с одной стороны, и истории становелния некоторых концепций теории искуства — с другой. Предложен ряд философских и методологических интерпретаций полученных результатов.
Результаты работы могут быть использованы при дальнейших исследованиях по истории механики XVII в., в работах по философии и методологии науки, при подготовке лекционных курсов в университетах и педагогических вузах.
' Апробация работы.
Результаты исследования обсуждались на XXXII и ХХХШ научных конференциях аспирантов и молодых специалистов по истории естествознания и техники ИИЕТ АН СССРЧ1989 и 1991 гг.), на пленуме СНОИФЕТ (1991) на семинарах по истории физики ИИЕТ АН СССР (1989, 1990 и 1991).
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех разделов, заключения и приложений, содержит 149 стр. текста, 7 таблиц, 13 рисунков и список литературы из 134 наименований.