§ 3.5. К истории ортодоксальной парадигмы

ражений можно сказать, что в естествознании существует парадиг­ма, которая задает направление всем естественным наукам и объединяет их. Однако обобщающих работ о парадигме естест­вознания не существует, потому первая попытка описать пара­дигму ортодоксального естествознания не может быть полной и исчерпывающей.

Судя по тому, что основоположником классической физики считается И. Ньютон, следует обратиться к тем основным поло­жениям, которые связаны с его тремя законами механического движения. Собственно говоря, сами законы - это уже значитель­ный фрагмент физической парадигмы, требующий, однако, сущес­твенных пояснений.

Первый закон Ньютона или закон инерции обычно записыва­ется так: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномер­ного и прямолинейного движения, пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состояние. Словесной (философской) формулировке закона инерции соответствует мате­матическая запись

d (m v)

------  = 0 ,                            (3,1)

dt

где d (m v) - изменение количества движения тела за время dt ; m - масса тела, имеющего скорость v .

Второй закон, сформулированный самим Ньютоном, гласит: изменение движения пропорционально приложенной силе и про­исходит в том направлении, в каком действует сила. Матема­тический эквивалент этой формулировки имеет вид

d (m v)

------  = mw = F,                        (3,2)

dt

где w - ускорение тела с массой m , соответствующее действу­ющей силе F. Обозначения крайней левой дроби те же, что и в формуле (3,1).

Закон инерции (3,1) логически связан со вторым законом Ньютона. Действительно, если в выражении (3,2) положить F = 0, что соответствует равномерному прямолинейному движению, то мы получим выражение (3,1), т. е. закон движения по инерции, в котором скорость v = const.

Силы в механике Ньютона действуют независимо друг от друга. Исключение составляет третий закон Ньютона, согласно которому силы в виде действия и противодействия возникают только парами: действию всегда есть равное и противоположное противодействие. Иными словами: взаимодействие двух тел друг на друга равны по величине и направлены в противоположные стороны. Если действие обозначить силой F\, а противодействие - силой F₂, то математическая запись третьего закона Ньютона будет иметь вид

F1 = - F2

Третий закон Ньютона можно представить графически. На рис. 3.1 изображено подвешенное на нити тело Т, к которому приложена сила тяжес­ти P, соответствующая действию в сло­весной формулировке. Сила P вызывает натяжение нити и нить действует на тело Т с силой N, равной по величине воз­действию P. Поскольку же силы N и Р направлены в противоположные стороны, то справедливым оказывается равенство

P = - N .                  (3,4)

Следует отметить, что третий закон Ньютона не является универсальным, пригодным для всех явлений природы. Например, взаимодействие двух движущихся электронов не подчиняется требова­ниям третьего закона Ньютона. Возникающие при этом силы не лежат в одной плоскости. Следовательно, они не направлены про- противоположно друг другу, как того требует третий закон. Несо­ответствие требованиям третьего закона проявляется и в случае приложения момента сил (действия) к оси вращающегося гиро­скопа. В данном случае возникает противодействие (момент сил), действующий в иной плоскости.

С третьим законом Ньютона связана еще одна (философская) неувязка. На первый взгляд эта неувязка не выглядит принципи­альной, но по своей сущности она приводит к принципиальным следствиям. Дело в том, что по своей природе действие и про- тиводейтвие соответствуют философской паре понятий: причине и следствию. Причина соответствует действию, а следствие - про­тиводействию. Без действия нет противодействия, точно также без причины не может появиться следствие. Причина всегда по­является раньше следствия. Аналогично, действие всегда появ­ляется раньше противодействия. Иногда это "раньше" измеряется мгновениями, но они существуют объективно.

В качестве примера рассмотрим простую картину: лошадь тянет телегу. Согласно третьему закону мы вынуждены считать, что воздействие лошади на телегу равно воздействию телеги на лошадь и наоборот: воздействие телеги на лошадь равно воздей­
ствию лошади на телегу. И вот здесь, в связи с утверждением о равенстве действия и противодействия возникают простые (детские) вопросы: почему телега движется в направлении лоша­ди, а не наоборот? Почему никто никогда не видел, чтобы те­лега тащила за собой запряженную лошадь на горизонтальном участке пути? Ведь согласно третьему закону Ньютона воздейст­вия двух объектов друг на друга одинаковы, математически равноправны, о чем свидетельствует равенство Fj = - F₂ .

На эти детские вопросы существует единственный ответ: те­лега не может тянуть лошадь потому, что эти два объекта (два тела) не равноправны, не равноценны и их действия друг на дру­га. Действие лошади (сила тяги) возникает чуть-чуть раньше, в это опережающее мгновение, обусловленное конечной скоростью распространения действия, силы противодействия еще не сущест­вует, потому телега начинает двигаться в направлении лошади без противодействия и осуществляет движение в этом же нап­равлении в последующие промежутки времени, когда противодей­ствие уже существует. В этой связи вполне можно сказать, что ло­шадь чуть-чуть сильнее тянет телегу, чем телега сопротивляет­ся движению. И это реально, иначе движение телеги не могло бы начаться и не могло бы существовать.

Приведенные рассуждения неопровержимы и они согласуют- с пониманием действия и противодействия как причины и сдедст- ствия. Не надо, очевидно, особых доказательств для того, чтобы убедиться в неравенстве причин и следствий. Пара причина-след­ствие никогда не могут меняться местами, из-за их взаимной не­адекватности. Причина всегда действует первой. Так, незначитель­ная по эффективности причина может вызвать колоссальное по масштабам следствие. Например, сравнительно слабое нажатие на спусковой крючок пистолета может обернуться трагедией - собы­тием, совершенно несопоставимым с усилием нажатия. Альпинис­там - покорителям горных вершин - хорошо известно, что камень, случайно, выскочивший из-под ног на склоне горы, может спро- воцировть камнепад, а причиной образования снежной лавины мо­жет стать окрик или громкий разговор.

Движение телеги определяют силы трения качения. По своей природе силы трения являются следствием движения. Поэтому, если телега не движется, то силы трения телеги о грунт ни воз­никнуть, ни действовать не могут. Однако в ортодоксальной лите­ратуре [123 и др.] существует явно ошибочное мнение (заблужде­ние), согласно которому самодвижущиеся экипажи (рис. 3.2) пе­редвигаются силами трения. По этому вопросу у С.Э. Хайкина [123, с.435] находим: "Единственные внешние силы, действую­щие на экипаж в горизонтальном направлении - это силы трения,

которые и являются причиной изменения скорости экипажа".

Вред такой трак­товки усиливается тем, что заблуждение изла­гается в учебном посо­бии и, таким образом, многократно тиражиру­ется. В действительнос­ти перемещение экипа­жа обеспечивает мотор- D путем передачи вра­щающего момента М на ведущие колеса экипажа. После начала вращения ведущего коле­са возникает реакция R рельса (дороги). Не существует никакого сомнения, что реакция R вызвана движением, участвует в нем, но не она и не сила трения F движет экипаж. Причиной дви­жения является вращающий момент М . Чтобы убедиться в этом, достаточно отсоединить ведущие колеса от двигателя, или же вы­ключить электромотор.

Философская мысль способна значительно глубже осмыслить явления и это подтверждается рассмотренными примерами. Иной результат могут дать формальные математические методы иссле­дования, использующие принятые упрощения. Если действие рав­но противодействию, то замена воздействия реакцией выглядит оправданной, но вся методика расчета при этом заведомо стано­вится приближенной. И здесь снова оказывается в выигрыше философская мысль (диалектический материализм), отстаивающая идею о приближенности наших знаний. Подробнее см. § 2.2.

Неэквивалентность причины и следствия и, как частный слу­чай этого фундаментального положения, - неравенство действия противодействию - спряжено с необратимостью тепловых процес­сов. Дело в том, что формальное равенство действия противодей­ствию ведет к обратимости механических соударений молекул, хаотические движения и столкновение которых обеспечивают про- протекание тепловых процессов. В этой связи возникает теоре- ретический парадокс: механические процессы обратимы во вре­мени, а реальные тепловые явления необратимы. Парадокс ус­траняется, если считать, что каждое соударение молекул необра­тимо. Ведь в действительности действие сильнее противодействия, ибо в каждом соударении молекул безвозвратно теряется какая-то доля первоначальной энергии. Поэтому реальные тепловые про­цессы оказываются необратимыми.

Рассматривая основы теоретической физики А. Эйнштейн от­метил: "Ньютон, творец первой обширной плодотворной системы
теоретической физики, еще думал, что основные понятия и прин­ципы его теории вытекают из опыта". Это, вероятно, позволило ему уверенно заявлять: "Hypotheses none fingo". Однако Эйнштейн оказался прав: в исходных предпосылках Ньютона очень много явных и скрытых положений, далеких от опыта. Это вытекает не только из анализа третьего закона, но и из особенностей пер­вого и второго законов движения. Так, закон инерции невоз­можно реализовать, т.е. наблюдать в опыте, так как вечного пря­молинейного движения в природе не существует, из-за наличия гравитационных полей, а длительное действие второго закона Ньютона приводит к бесконечным скоростям движения, чего не наблюдается в реальном мире, см. формулы (2.1 и 2.2). В сис­теме предпосылок Ньютона далеко не всё соответствует опыту с позиций гносеологии и фундаментальных положений материалис- листической философии

Ньютон был верующим. Эта мысль однозначно следует из оценки отношения самого ученого (стр. 26) к проблеме религии. В эпоху Ньютона - это нормальное состояние исследователя и оно не подлежит осуждению, ибо справедлив тезис: бытие опре­деляет сознание. Но мы знаем на примере анализа заблуждений геоцентрической системы мира (§ 3.4), каким негативом сопро­вождается поклонение богам. Ньютон, как и Птоломей, не смог преодолеть негативное влияние религии и идеализма и поэтому в состав ортодоксальной парадигмы мы вынуждены включить такое важное представление, как божественное сотворение реаль­ного мира. Иначе непонятным останется происхождение понятия о «первоначальном толчке».

«Первоначальный толчок» понадобился Ньютону для объяс­нения динамического устройства мира. Небесные тела двигаются и, чтобы объяснить происхождение этого движения, а также увя­зать его с механическими законами движения, Ньютон считал, что Творец сообщил движение всем небесным телам и с тех пор они двигаются по инерции. Но наука не стояла на месте. В своей ги­потезе о происхождении Солнечной системы (1755 г.) И. Кант освободил Творца от работы по созданию Земли и небесных тел. Однако идея об образовании планет и других небесных тел в законченном (готовом) виде, входившая в систему взглядов Птоломея, осталась. Генетическая связь этой идеи с религиозным видением происхождения мира не вызывает сомнения, тем не ме­нее она функционирует в современных научных представлениях. К этой идее нам придется еще вернуться при обсуждении обнов­ленной парадигмы.

На этом компонентный состав ортодоксальной парадигмы не заканчивается. Ньютон ввел еще ряд понятий (пространство, вре-

мя, масса, материя), которые являются исходными предпосылками, следовательно, они входят в состав ортодоксальной парадигмы и подлежат анализу. Но уже на данном этапе анализа оказалось возможным определить гносеологический тип парадигмы, ее при­надлежность к дедуктивному или индуктивному типу. Исходя из того, что в состав парадигмы входит гипотеза о происхождении космических тел, а также компоненты, далекие от непосредствен­ного опыта, ортодоксальную парадигму следует назвать, согласно ее внутреннему содержанию, гипотетико-дедуктивной.

По своей сущности исходные предпосылки ортодоксального естествознания в общей совокупности являются в значительной мере гипотетическими с основной дедуктивной компонентой, ибо модифицированная гипотеза Канта-Лапласа является составной компонентой многих научных дисциплин. На ней основано ви­дение мира в физике, происхождение жизни в биологии. В гео­логии эта гипотеза является главным компонентом ортодоксаль­ной геологической парадигмы, охватывающей более полутора де­сятка научных дисциплин.

Наличие в ортодоксальной парадигме естествознания гипо­тетической составляющей не может украшать ее и гарантировать ей необходимую корректность. Как показал анализ всего семей­ства кантовских гипотез [ 19 ], они являются некорректными и потому не могут служить основой для построения как картины мира, так и фундаментальной геологической теории. Некоррект­ность проявляется в форме многих факторов. В этой связи геоло­гия и, следовательно, естествознание должны основываться на новой, надлежащим способом скорректированной парадигме.