Текст книги "Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции"

Начало грандиозного наступления науки на догматическое мировоззрение и геоцентрическую модель мира было положено в исторической работе гениального польского астронома Николая Коперника «Об обращениях небесных сфер».

В новом учении Н. Коперника утверждалось, что в центре Вселенной находится не Земля, а Солнце; вокруг Земли вращается только Луна, все же планеты вращаются вокруг Солнца. Поскольку центром системы мира Коперника является Солнце, сама система получила название гелиоцентрической (Солнце – по-гречески, Гелиос). Так в истории науки появилась картина «Вселенной Коперника».

Работать над своей теорией движения небесных светил Н. Коперник начал в 20-е годы XVI столетия, когда очень обострились проблемы составления календаря, вытекавшие из недостаточной точности вычислений движения Солнца и Луны. Математический аппарат теории Птолемея был для этих целей слишком громоздким и неудобным. Коперник пытается отыскать простоту и гармонию во всех небесных явлениях, будучи убежденным, что именно логичность и простота оснований теории могут позволить разрешить насущные проблемы астрономии того времени. И это Н. Копернику удалось.

Исследуя проблему движения небесных тел, Коперник обнаружил, что все вычисления можно сделать значительно более простыми и менее громоздкими, если в основу теории положить гениальные догадки многих мыслителей древности, в частности, Аристарха Самосского (III в. до н. э.) о том, что Земля обращается вокруг Солнца, а не наоборот. Учёный создает стройную математическую теорию, из которой следовало, что все особенности видимого движения планет, Солнца, Луны на небесной сфере можно естественно рассматривать как результат сложного собственного движения планет и Земли вокруг Солнца и вокруг своих осей.

Несмотря на то, что основные положения теории были разработаны Коперником сравнительно быстро, главный труд учёного из-за необходимости преодоления множества преград и вуалирования мировоззренческого содержания учения увидел свет только в год его смерти в 1543 году. Книга «Об обращениях небесных сфер» успела выйти тремя изданиями, прежде чем церковные догматики смогли распознать опасность нового учения. В «Индекс запрещённых книг» бессмертное творение Николая Коперника было внесено лишь в 1620 году, когда в руках его гениальных последователей оно превратилось в грозное оружие науки в борьбе с религиозным догматизмом.

Историческое, революционное значение теории Коперника состоит, разумеется, не в математических её преимуществах перед теорией Птолемея, а в том перевороте во всей системе взглядов на мироздание, который последовал за ней. Гелиоцентрическая система Коперника явилась реальным фундаментом, на котором смогли получить развитие самые разные отрасли зародившегося естествознания. Она с очевидностью показала, что мир познаваем, что между «миром земным» и «миром небесным» существует вполне гармоничная и осязаемая связь, отнюдь не принадлежащая сфере «промысла Божия». Эти и другие замечательные особенности творения Коперника как раз и явились причиной того, что провозглашение гелиоцентрической системы мира вошло в историю науки как начало великой революции в естествознании.

Колоссальной заслугой Николая Коперника был слом аристотелевско-птолемеевской картины мира в самом её центре – в области представлений о строении системы астрономических объектов и их соподчиненности. Только сломав таким образом древний самоочевидный геоцентризм, можно было двигаться дальше – к научному описанию мира земного и небесного.

Коперник отдавал себе полный отчёт в том, на что он посягает, опровергая непосредственный геоцентризм, и какую бурю вызовет его идея. «Наедине с собой, – писал он, – я долго размышлял, до какой степени нелепой моя концепция покажется тем, которые на основании суждений многих веков считают твёрдо установленным, что Земля неподвижно расположена в середине неба, являясь как бы его центром». (Коперник Н. Об обращениях небесных сфер, – М.: Наука, 1964. с. 14). Могучий ум учёного поистине совершил гигантскую работу; своими вычислениями и умозаключениями он перевернул космическое видение человечества, остановил Солнце и сдвинул Землю.

Но первоначально коперниковская схема уступала птолемеевской схеме в точности описаний и предсказаний положения небесных тел. Причиной этого было придание орбитам вращения этих тел идеально шарообразной формы, что само по себе было не чем иным, как навязыванием природе геоцентрических форм строения и движения.

Лишь открытия Кеплера позволили определить эллипсную форму орбит вращения планет вокруг Солнца и тем самым сделать коперниканский способ объяснения небесных явлений решительно превосходящим старый, птолемеевский. С этого момента, несмотря на мощную политическую и идеологическую поддержку власть имущих, птолемеевская система начинает приходить в упадок и терять свою учёную репутацию.

Кеплер всю свою жизнь с невероятным упорством искал гармонию мира и его частей, которую он пытался выразить через число и меру. К тому времени был накоплен огромный наблюдательный материал о видимых движениях известных тогда планет, требовавший теоретического осмысления и точного объяснения. Этот материал перешёл к Кеплеру от его старшего современника и учителя, знаменитого датского астронома Тихо Браге. Обработать весь массив данных было под силу только незаурядному математику, и Кеплер, несмотря на полуголодное, почти нищенское существование, берётся за эту труднейшую задачу. И вот спустя восемь лет посла смерти Тихо Браге в 1609 году выходит в свет подводящее итоги многолетней работы сочинение Кеплера «Новая астрономия», в которой учёный впервые со всей ясностью и математической строгостью сформулировал два основных закона движения небесных тел.

Первый закон утверждает, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце, Уже содержание этого первого закона отчётливо показывает различие подходов Коперника и Кеплера при построении гелиоцентрических систем. Заменив круговые орбиты планет эллиптическими, Кеплер устранил из теории Коперника ненужные и искусственные элементы, заимствованные еще из птолемеевской системы для объяснения особенностей движения планет. Кеплер неоспоримо доказал, что учёт эллиптичности планетных орбит позволяет очень точно объяснить все особенности движений небесных тел.

Содержание второго закона небесной механики сводится к тому, что планеты движутся вокруг Солнца таким образом, что радиус – вектор от центра Солнца до планеты за равные промежутки времени описывает равные площади. Из этого закона следует, что планеты движутся с переменной скоростью по своим орбитам, и, таким образом, сам закон количественно определяет характер изменения скорости движения планеты по эллиптической орбите.

Самый важный, по мысли Кеплера, третий закон, объединяющий в стройное целое теорию планетных движений, учёный смог сформулировать только спустя десять лет бесконечных поисков и вычислений. Этот закон, ставший достоянием науки в 1619 году после выхода в свет сочинения Кеплера «Гармонии мира», гласил: квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам больших полуосей их орбит. Давая пояснения открытому им закону, Кеплер в той же книге высказывает множество гениальных догадок: о том, что Солнце является источником силы, которая движет планетами; о том, что между планетами существует взаимное тяготение; о том, что причиной приливов и отливов земных океанов является воздействие на Землю Луны.

Работы Кеплера наносили удар за ударом по догматическому мировоззрению, а потому его книги почти сразу попадали в грозный «Индекс запрещённых книг». Можно лишь удивляться упорству учёного и его научному мужеству. Его книги сжигались, a он писал новые и они, конечно, не могли не находить благодарных читателей. Сам Кеплер умер в невероятной нищете в 1630 году на 59-м году жизни. Однако открытые им законы небесной механики явились тем реальным фундаментом, на котором стало возможным завершение того революционного переворота в воззрениях на мир, который был начат великим Коперником.

В ряду тех, с чьими именами связано утверждение и дальнейшее развитие нового мировоззрения, величием и непоколебимым мужеством выделяется гениальный последователь Коперника – итальянский ученый, философ, поэт Джордано Бруно. Трагически сложилась судьба этого человека. Свою научную карьеру он начал доминиканским монахом. Усердие и жажда истины молодого Бруно находят достойное признание: он получает почетную степень доктора римско-католического богословия и по праву считается учёнейшим среди доминиканцев. Однако философа постигает скорое разочарование. Неожиданно для себя он обнаруживает, что вычурные и вполне стройные рассуждения виднейших теологов представляют собой только дым, маскирующий скудость мысли, и что истины в этих суждениях нет и подавно. Не желая обманывать себя и других, Бруно открыто выступает против учёного догматизма и невежества, вызывая тем самым сильнейшее недовольство церковных идеологов. Начинается полная невзгод жизнь в изгнании.

Бруно переезжает из одной страны в другую и преподает своё учение в крупнейших университетах мира. Студенты буквально ломятся на лекции молодого профессора. Еще бы! Ведь на них они могут услышать вещи просто невообразимые, то, о чём не рисковали высказываться публично даже самые смелые учёные того времени. То, что имело успех у наиболее передовой части общества, предопределило, однако, совсем иной, трагический финал.

Идеи Джордано Бруно значительно обогнали его время и во многом обусловили грядущие научные открытия. Но низвержение основ в теории вызвало бешеную ненависть тех, кто был заинтересован в их сохранении на практике. Поэтому, когда Бруно тайно вернулся на родину в Италию, он был схвачен «святой» инквизицией по подлому доносу своего ученика. Семь лет томился ученый в заключении. Он выдержал невероятные мучения и самые изощрённые пытки, но от своих взглядов так и не отказался. Не будучи в силах сломить волю отважного мыслителя, церковники решили уничтожить его физически. Джордано Бруно был сожжён заживо на костре, на площади Цветов в Риме. Сейчас на том месте стоит скромный памятник, установленный благодарными потомками, с высеченной па пьедестале надписью:

«Джордано Бруно от века, который он предвидел там, где пылал костер».

Торжество системы Коперника над средневековым мировоззрением невероятно расширило перспективы познания Вселенной. Разбив «хрустальные сферы», разорвав геоцентрические оковы, наука открыла себе путь к потенциально безграничному экстенсивному расширению и приращению астрономических знаний.

Однако крупным недостатком системы Коперника была тоже, по существу, геоцентрическая (но уже в широком, а не буквальном смысле) попытка заменить представление о центральном положении Земли во Вселенной представлением о центральном положении Солнца. «Земное» светило обладает у Коперника столь же выделенным, особым положением в космосе, каким у Птолемея обладала Земля. Геоцентризм сменяется гелиоцентризмом, то есть учением о Солнце как центре Вселенной и солнечной системе как объемлющей всё мироздание. Тем самым космичность мировоззрения вновь обретает ограниченный, по-новому геоцентрический характер.

Однако теперь уже этот ограниченный негеоцентрической центральнй идеей геоцентризм служит для познания отправным пунктом для нового грандиозного скачка в развитии негеоцентричсских представлений о Вселенной. Поскольку Земля как таковая не только потеряла своё непосредственно центральное положение в модели мироздания, но и превратилась в одну из планет, обращающихся вокруг Солнца, рядовую планету Солнечной системы, требовалось лишь умозаключение по аналогии и дальнейшая экстраполяция полученных знаний для того, чтобы отнести и Солнце к ряду звёзд, изобразить его рядовой звездой, выделенной из этого ряда лишь своим близким положением к нашей Земле.

Этот простой и одновременно колоссальный шаг в объяснении мироздания и сделал Джордано Бруно. Модель Вселенной, построенная таким образом, включала бесконечное множество звёзд и требовала бесконечно дерзкого и смелого представления о бесконечности Вселенной в пространстве и времени. Она вела к отрицанию какого бы то ни было абсолютного центра Вселенной и к признанию лишь относительных и ограниченных материальных центров вращения – звёзд.

Идея Бруно о бесконечности Вселенной и неограниченной множественности миров была революционной не только в области представлений о мироздании, но и в социальной области. В ней таилась идея равноправия людей по аналогии с равноправием светил. Дерзкий Джордано Бруно из Нолы своим радикальным негеоцентризмом угрожал не только церковной идеологии, но и светской власти, всему социальному миропорядку феодального общества, его военно-бюрократическому центризму. В этом проявилась одна из важных сторон негеоцентризма как развёртывания и распространения на космос передовых идей социального развития. Даже в наше время эта сторона приобретает новую актуальность, и мы наблюдаем гармоничное сочетание в современной философии негеоцентризма в области познания космоса и свободомыслия в социальной сфере.

Для Бруно эта революционная ломка представлений о земном и космическом положении человечества закончилась трагически: его идеи были признаны ересью, и он, как нераскаявшийся, не отрёкшийся от своих заблуждений грешник был осуждён и публично проклят. В 1600 г. его сожгли, а пепел развеяли по ветру. Но и тогда, как и сейчас, нельзя остановить Землю в ее закономерном движении.

Грандиозный негеоцентрический план Вселенной Джордано Бруно был в то же время, по существу, распространением на бесконечность земпоподобных и гелиоцентрически организованных миров. Ход мысли великого Ноланца, как его называют по месту его рождения, приводил к представлению о том, что вокруг бесчисленных солнечноподобных звёзд вращаются земноподобные планеты, каждая из которых населена человекоподобными существами. Нетрудно заметить, что негеоцентризм ограничивается здесь лишь экстенсивной экстраполяцией на космос гелиоцентрического околоземного космоса, в интенсивном же плане в космосе Бруно продолжает господствовать монотонная, однообразная, геоцентрически ограниченная бесконечность. Ни конца, ни края земноподобному миру такой проект мироустройства не предполагал.

Впрочем, философская мысль ни в какое время не смирялась с этим однообразием. Французский учёный Фонтенель, опираясь на умозаключения Бруно, рассуждал диаметрально противоположным образом. Для Фонтенеля, как и для Бруно, каждая звезда – отдельный мир. Но каждый звёздный мир у Фонтенеля развивается по своим собственным законам, возникающим случайно, «наудачу», независимо от свойств других. Фонтенель называет ошибкой воображения мнение о том, что обитатели этих миров «скроены» по нашему образцу: идея бесконечного многообразия материальных образований, отстаиваемая Фонтенелем, являлась одним из наиболее последовательных выражений в области философии естественнонаучного негеоцентризма, которое только было возможно в рамках становящейся и завоевывавшей в то время все более сильные позиции механистической картины мира.

Однако, несмотря на отдельные отклонения, примером которых может служить теория Фонтенеля, коперниканский переворот в науке в целом знаменовал принципиально новое развитие геоцентрической доктрины, заключавшейся в мысленном творении человеком Вселенной «по образу и подобию» Земли, а предполагаемых обитаемых миров – по образу и подобию человечества. Законы, открытые на основе изучения земной природы, оказались пригодными для изучения космоса. Было покончено с абсолютным противостоянием Неба и Земли: Земля предстала перед исследователями как один из бесконечного множества образцов единой, всеобъемлющей, материально организованной природы, как космическое тело, пригодное для получения знаний о подобных космических телах, как бы далеко от неё они не находились. Это было не чем иным, как новым торжеством геоцентризма, но только более развитого, нежели докоперниковский. Этот геецентризм стал определяющим элементом механистической картины мира.

Одним из замечательнейших последователей Коперника, с чьим именем связывается становление физики как конкретной науки, бесспорно, является великий итальянский физик, математик, инженер, астроном Галилео Галилей (1564–1642). Вклад этого учёного в развитие естествознания трудно переоценить: он открыл основные законы кинематики при помощи очень точных экспериментов; сформулировал законы статики; заложил фундамент небесной механики; объявил опыт главным критерием истины научной теории; своими астрономическими открытиями дал решительный отпор нападкам на теорию Коперника.

Астрономические открытия Галилея не могли не потрясти его современников. Впервые человеческому взору предстал мир доселе невидимый, недоступный простому глазу. В январе 1610 года Галилей первый раз направляет сконструированный им телескоп на звёздное небо и почти тотчас делает одно потрясающее открытие за другим. Оказалось, что небесная Луна обладает вполне «земными» несовершенствами: её поверхность очень неровная; так же, как и на Земле, там имеются и долины, и горы. Так же неожиданно обнаружилось, что загадочный Млечный Путь, в течение многих веков волновавший философов и поэтов, на самом деле представляет собой скопление огромного множества звёзд, которые, как бы сливаясь воедино, невооруженному глазу представляются светлой туманной полосой на небе. О близорукое человечество!

А когда Галилей направил свою трубу на лучезарное Солнце, то не без удивления открыл, что поверхность этого символа «небесной чистоты» так же далека от совершенства, как и поверхность Луны: на поверхности Солнца отчётливо наблюдались тёмные пятна. Это открытие и позволило Галилею выступить в одном из его произведений с критикой доводов Аристотеля и богословов о божественном совершенстве мира небесного.

Но особенно важными для подтверждения гелиоцентрической системы Коперника были два других телескопических открытия Галилея: обнаружение четырёх спутников у Юпитера и смены фаз у Венеры. Открытие спутников Юпитера опровергало представление о том, что только Земля может являться центром вращения и некоторым образом подкрепляло смелые догадки Бруно о возможном существовании других систем, имеющих свой собственный центр вращения. А то, что Венера меняет фазы, подобно тому, как это делает Луна, как нельзя лучше объяснялось в теории Коперника, так как само такое явление возможно только при условии, что Венера обращается вокруг Солнца, а не вокруг Земли.

Свои открытия и важнейшие взгляды о строении Вселенной Галилей излагает в трудах «Звёздный вестник» и «Диалог о двух важнейших системах мира, птолемеевской и коперниковой». Книги находят широкий интерес со стороны европейских ученых, но не остаются и без особого внимания со стороны идеологической цензуры. Галилея обвиняют в распространении запрещённого учения Коперника. Семидесятилетнего старика вызывают в Рим на процесс и, подвергнув четырежды унизительной процедуре допросов, заставляют публично отречься от своих научных взглядов. Маловероятно, что Галилей когда-либо говорил приписываемое ему известное выражение: «И всё-таки она вертится!» Но достоверно известно, что и после позорного судилища дух учёного не был сломлен, и Галилей до последних дней жизни занимался наукой, в частности, разрабатывал основные положения механики.

Только в XX веке, в 1979 году папа Римский Иоанн-Павел II, проводя политику осторожной модернизации католицизма, реабилитировал этого гениального ученого. К счастью, наука XX столетия в оправдании со стороны церкви уже не нуждается. Свобода веры, как и свобода инакомыслия, сделалась одним из краеугольных камней современной демократии.

Но действительно единую и завершённую систему земной и небесной механики (с общими законами инерции, динамики, действия и противодействия) впервые создаёт лишь выдающийся английский философ, математик, физик, астроном Исаак Ньютон (1643–1727 гг.). Трудно даже просто перечислить все те разделы современного ему естествознания, которые этот учёный продвинул далеко вперёд своими трудами. Сам Ньютон как-то в старости заметил, что если он и достиг в науке важных результатов, то лишь потому, что стоял на плечах гигантов. И в этом высказывании заключён глубочайший смысл. Ведь система механики Ньютона явилась логическим и закономерным продолжением и завершением той грандиозной подготовительной работы, которая была проделана гениальными мыслителями эпохи европейского Возрождения. Коперник, Бруно, Галилей, Кеплер, Ньютон – вот линия преемственности в развитии астрономической и физической ауки.

Но среди многочисленных научных заслуг Ньютона есть одна, которая фактически, затмевает все остальные: это открытие и формулировка закона всемирного тяготения. Этот закон был сформулирован учёным в его главном труде «Математические начала натуральной философии», вышедшем в 1687 году. Основное содержание закона всемирного тяготения таково: все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Эта сила универсальна и её действию подвержены все без исключения тела Вселенной. Таким образом, математически строго было доказано, что мир земной и мир небесный не имеют существенного различия, и тот и другой существует и развивается по одним и тем же законам. Из теории Ньютона прямо следовало, что планеты и кометы притягиваются к Солнцу, а спутники – к планетам. Ньютон нашел, что в результате воздействия небесных тел друг на друга возможны отклонения от законов Кеплера. На основе своей теории он смог объяснить особенности движения Луны, прецессию, приливы и отливы, сжатие Юпитера и другие малопонятные в то время факты.

Физическая теория Ньютона завершила крушение астрономического геоцентризма, поскольку выявила полнейшую невозможность вращения массивного и инертного Солнца вокруг несравнимо более лёгкой Земли. На смену выделенному центру вращения Вселенной пришло представление о вездесущей силе притяжения, действующей между центрами тяжести всех без исключения тел и заставляющей менее массивные тела падать на более массивные. Вращение небесных тел с этой точки зрения оказывалось не более чем падением, но осложнённым «проскакиванием» более лёгкого тела по касательной вследствие его достаточно отдалённого положения и равновесного распределения сил.

Признание теории Ньютона означало отсутствие и выделенного направления в мировом процессе, отсутствие в природе абсолютного геоцентрического верха и низа. Низ не является исключительным свойством Земли, верх не является свойством «неба» как некой противоположной Земле субстанции. На каждой планете и звезде есть свой «низ», образуемый её полем тяготения. Но, распространяя земное тяготение на весь мир, придав ему значение принципа всемирного тяготения, теория Ньютона наталкивалась на невозможность геоцентрического объяснения этого принципа. Ньютону пришлось даже в самом конце «Математических начал натуральной философии» апеллировать к Богу как причине и источнику всемирного тяготения. Антропоморфизм подобного объяснения не шокировал современников Ньютона. Но вся логика естествоиспытательского поиска восставала против подобного сверхъестественного «негеоцентризма», нацеливала на раскрытие неатропоморфного негеоцентрического источника тяготения.

Сформулированные Ньютоном законы механики и закон всемирного тяготения более чем на два столетия предопределили дальнейшее развитие всей физической науки, а в астрономии они явились тем основанием, на котором в особую отрасль астрономической науки выделилась небесная механика – наука о движении небесных тел. К развитию этой науки самое прямое отношение имели такие замечательные ученые, как Галлей, Клеро, Даламбер, Лагранж, Эйлер и другие. Небесная механика, в том виде, как она сейчас существует, получила завершение в начале XIX века в трудах современника и участника Великой Французской революции Пьера Симона Лапласа. Таким образом, в XIX веке фундамент классической физики и астрономии был в основном возведен. Возникла классически завершённая, грандиозная и всеобъемлющая механистическая картина мира, пришедшая на смену древней, но так же, как и она, претендующая на вечную и абсолютную истинность.

В основе механистической картины мира лежало убеждение в том, что мир устроен по законам, открытым классической механикой, и что законы классической механики суть универсальные законы самой природы, открытые наукой. Всё в мире движется и взаимодействует по этим законам. Философской основой механицизма стал так называемый лапласовский детерминизм. Основной принцип этого типа понимания закономерной обусловленности Вселенной был сформулирован выдающимся французским естествоиспытателем, космологом и философом П. Лапласом в 1795 году в работе «Опыт философии теории вероятностей». «Мы должны рассматривать настоящее состояние вселенной, – писал он, – как следствие её предыдущего состояния и причину последующего. Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все силы, одушевляющие природу и относительное положение всех её составных частей, обнял бы в одной формуле движения величайших тел вселенной наравне с движениями мельчайших атомов» (Лаплас П.С. Опыт теории вероятностей. – М., 1908. с.9). Как видно из приведённого отрывка, для лапласовского детерминизма характерна, прежде всего, претензия на описание всей Вселенной, исчерпание её суммой механических взаимодействий. Всякое движение во Вселенной подчинено взаимодействию причин, то есть взаимосвязи механически действующих движущих сил. Вселенная вся без остатка состоит из механических тел, которые соударяются друг с другом, притягивают друг друга, либо вступают в иные механические взаимодействия. Каждое из этих взаимодействий можно описать средствами векторной геометрии. Вселенная механицистов напоминает раз и навсегда заведённые часы, и вполне естественно, что, зная в данный момент времени положение, направление и импульс движущихся тел, можно вычислить состояние Вселенной во все последующие моменты времени.

Геоцентризм подобной картины мира гнездится, прежде всего, в наивном сведении всех без исключения природных взаимодействий к земноподобному механизму взаимодействий, в механическом «заземлении» Вселенной.

Этот взгляд на вещи приносил успех за успехом, пока наука действительно имела дело с механически перемещающимися макроскопическими телами. Различные механические закономерности могли применяться и к механическим возмущениям, вызванным тяготением ещё не открытой планеты, и к соударениям молекул в газе, и к строительным конструкциям на Земле.