Философия и наука

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   13
§ 4. Махизм

Второй этап в развитии позитивизма обычно называют эмпириокритицизмом. Наиболее ярким его представителем является австрийский физик и философ Эрнст Мах (1838―1916). Поэтому часто называют эмпириокритицизм махизмом. Как и позитивизм Конта и Спенсера, махизм существенным образом опирается на идею эволюции, которую он распространяет на понимание самой науки и научного познания, рассматривая развитие науки как приспособление тела науки к расширяющемуся непрерывно чувственному опыту. При этом сам опыт понимается не на языке материализма или идеализма, а на языке нейтральных элементов, которые Мах называет ощущениями, допускающими физическую или психологическую трактовку. Поэтому ма- хизм ― это попытка построить монистическую нейтральную философию.

С позиции махизма единственной реальностью являются ощущения. Они оказываются исходными в донаучном и научном, в физическом и психологическом познании. Их предельная общность означает их непроблематичность, простоту, абсолютную реальность. Поэтому всякое понимание, в конечном счете, должно быть сведено к ним, но они не могут быть сведены к чему-то другому. Ощущения ― самая понятная непосредственно данная вещь, а то, что от них не зависит, совершенно непонятно. Мир физики и мир психологии содержит одни и те же элементы. Переходя из одного мира в другой, мы остаемся в мире ощущений. Ни физика, ни психология не объясняют ощущений, напротив, последние лежат в основе физического и психологического познания. Физический и психический миры не разнородны, поскольку и тот и другой есть совокупность чувственных данных. Так махизм элиминирует проблему соотношения материи и сознания, освобождая физику от метафизики.

Ощущение для Маха является единственно правильным исходным пунктом физического познания. Физическое тело ― это устойчивый привычный комплекс ощущений (цветов, запахов, звуков, тепла и т.д.). По Маху, в отличие от Беркли, они находятся не в нас и не вне нас (точка зрения здравого смысла), а там, где предмет является, то есть в чистом опыте. Объяснить то или иное явление ― значит установить его связь с другими явлениями с помощью физических понятий. В формулировку физических законов не должны входить понятия, логически независимые от актов эмпирических наблюдений. Сенсуалистическое обоснование всех физических понятий означает, что формулировка физических законов является пассивным процессом, аналогичным получению нами знаний о чувственных свойствах наблю-даемых объектов: физические законы как бы считываются непосредственно с восприятия отношений между наблюдаемыми объектами, которые, в свою очередь, трактуются как привычные комплексы разнокачественных ощущений (свет не слышу, звук не вижу и т.д.). Кроме прямого описания явлений Мах выделяет непрямое описание, в основе которого лежит метод аналогии. Когда физик объясняет теплоту движением молекул, свет ― волнообразным движением эфира и т.д., то, по Маху, в этом случае имеет место сведение одного комплекса чувственных явлений к другому комплексу. При этом существенно то, что понимание достигается за счет сведения менее понятного к более понятному, которое означает более привычное.

Формулировка физических законов начинается со сравнения различных рядов восприятий. Например, наблюдение падающего на землю камня и движение Луны по небосводу является для Аристотеля двумя несвязанными между собой рядами восприятий, тогда как закон всемирного тяготения Ньютона их связывает. Падение камня на землю для Маха понятно, так как привычно, поскольку соответствует повседневному опыту. Теория Ньютона не делает его более понятным, она не раскрывает механизм притяжения. Наоборот, эта непосредственная понятность объясняет движение Луны. Поэтому понять частный наблюдаемый факт не означает объяснить его происхождение, а означает, что он является частным случаем более общего явления: понимание ― это формула, дающая возможность отождествления различных рядов восприятий. С точки зрения закона всемирного тяготения отношения Луна ― Земля, Земля ― Солнце, камень ― земля тождественны, а первые два отношения понятны с точки зрения привычного и очевидного, а тем самым и непосредственно понятного, третьего отношения. Различая эти отношения как различные ряды восприятий, закон Ньютона их отождествляет. Говорить же, что камень падает на землю, потому что притягивается к земле, означает то же, что объяснить освещение поверхности светом тем, что свет светит. Таким образом, махизм переопределяет само «понимание», освобождаясь от его механистического определения, основанного на метафизике вещей.

Хорошо известно влияние Э. Маха на становление теории относительности Эйнштейна: «Максвелл и Герц в своем сознательном мышлении также считали механику надежной основой физики, хотя в исторической перспективе следует признать, что именно они и подорвали доверие к механике как основе основ всего физического мышления. Эрнст Мах в своей истории механики потряс эту догматическую веру»1.

Исходя из своей позитивистской установки, Мах критикует ньютоновские представления об абсолютном пространстве, времени, движении: «Абсолютное пространство и абсолютное движение ― абстрактные вещи, не обнаруживаемые на опыте. Все же наши основные принципы механики представляют собой… данные опыта об относительных положениях и движениях тел. Никто не вправе расширять сферы действия этих основных принципов за пределы опыта… так как никто не сумел бы найти ему приложения»2. Поскольку эксперимент имеет дело с относительными движениями, то понятия абсолютного пространства, времени и движения есть пустые бессодержательные абстракции, которым, по логике эмпириокритицизма, нет места в физике. Эти понятия есть нелепость, абсурд. Все физические величины (массы, ускорения, скорости и т.д.) имеют смысл отношения одних тел к другим.

Основная гносеологическая установка Маха сводится к утверждению, что все физические законы должны прямо связывать экспериментальные данные, а физическая теория ограничивается описанием взаимоотношений между явлениями и поэтому не должна содержать элементов, которые не определяются целиком этими взаимоотношениями. Исходным в физическом познании должно быть конкретное эмпирическое многообразие явлений. С этой точки зрения учение Ньютона об абсолютном пространстве как причине инерциальных эффектов оказывается гипотезой аd hoc (гипотезой, специально придуманной для данного случая). По логике эмпириокритицизма научное познание носит феноменологический характер, поскольку описывает мир явлений. Поэтому принцип причинности должен быть переопределен как закон, непосредственно связывающий наблюдаемые явления. Таким образом, принцип причинности определяется не как связь вещей, а как связь явлений, как функциональное отношение между ними; метафизическая трактовка причинности заменяется феноменологической.

Критика Махом механического идеала понимания, конечно, имеет рациональное содержание. Механические модели природы имеют существенные недостатки. Физическая теория, по Маху, больше напоминает организм, а не механизм: ее нельзя понять, разобрав на части. Надо исходить из представления о целом, а не из представления о частях. Поэтому механический стиль мышления имеет лишь историческое оправдание: «Природа не начинает с элементов, как вынуждены начинать с них мы. Впрочем, для нас счастье, если нам удается на некоторое время отвести взор от огромного целого и сосредоточиться на его отдельных частях. Но мы не должны забывать тотчас же заново исследовать то, что временно не учитывали, и внести дополнения и поправки»1. Идея целого определяет свойства наблюдаемых объектов как свойства системы, и поэтому абсолютные элементы классической механики должны быть переформулированы как выражающие отношения наблюдаемых тел и процессов.

Распределение масс во Вселенной должно быть исходным представлением в физике, с точки зрения которого следует пересмотреть все абсолюты физики Ньютона. Так, Мах пытается преодолеть непоследовательность основоположника классической механики, допускающего в качестве источника сил, кроме масс, и абсолютное пространство. Он предлагает при формулировке физических законов заменить величины, характеризующие отношение тел к абсолютному пространству, величинами, характеризующими отношение тел. Борясь против метафизики Ньютона, Мах пытается доказать, что обоснование принципа инерции посредством абсолютного пространства некорректно. Закон инерции должен быть так выражен, чтобы отношение тела к абсолютному пространству как ненаблюдаемой сущности было заменено отношением тел. Отсюда вытекает принцип Маха как идея о необходимости учета материального горизонта всех масс Вселенной, которая заменяет ненаблюдаемое абсолютное пространство.

И действительно, в рамках классической механики скорость рассматривается как относительная величина, поскольку ее значение зависит от выбора системы отсчета. Поэтому она не может интерпретироваться как характеристика объекта самого по себе. Иначе понятие физической скорости бессодержательно. Но, с другой стороны, существует истинное, абсолютное ускорение, так как, несмотря на кинематическую относительность всех движений, этот тип движений проявляется в динамических эффектах, оттрансформировать которые невозможно никакими преобразованиями систем отсчета. Мах объединяет оба типа движений, рассматривая всякое движение как относительное. Правда, это объединение он осуществляет в рамках феноменологической установки, сохраняя деление на два класса в рамках физического подхода: «Для меня вообще существует только относительное движение, и я не могу допустить какую бы то ни было разницу между движением вращательным и поступательным. Если тело вращается относительно неба неподвижных звезд, то развиваются центробежные силы, а если оно вращается относительно какого-нибудь другого тела, а не относительно неба неподвижных звезд, то таких центробежных сил нет. Я ничего не имею против того, чтобы первое вращение называли абсолютным, если только не забывают, что это обозначает не что иное, как относительное вращение относительно неба неподвижных звезд»1. Так, Мах доказывает, что можно совершенно отделить доказательство центробежных сил от метафизической идеи абсолютного пространства.

Идея Маха о небе неподвижных звезд как той системе отсчета, относительно которой определяется инерция, называется принципом Маха. Эта идея основывается на позитивистски понимаемом принципе относительности, который дает возможность интерпретировать идею о равноправии ускоренных и неускоренных движений лишь в том смысле, что те наблюдаемые эффекты, которыми различаются вращающиеся и невращающиеся тела, относительны, то есть зависят от выбора системы отсчета. Объяснить явление, с точки зрения Маха, означает найти систему отсчета, относительно которой оно имеет место. В свою очередь, такая трактовка принципа относительности предполагает махистски понимаемый принцип наблюдаемости. Мир физики ― это мир явлений, которые сводятся к отношению наблюдаемых тел. Поэтому понятие силы как причины инерциальных эффектов должно быть сведено к отношению наблюдаемых тел. Если для Ньютона при вращении сосуда с водой появляются центробежные силы, а при вращении мира их нет, то Мах считает это различие иллюзорным: «Можем ли мы удержать неподвижный сосуд с водой Ньютона, заставить вращаться небо неподвижных звезд и тогда доказать отсутствие центробежных сил? Опыт этот неосуществим, сама мысль о нем не имеет смысла, ибо оба случая чувственно не могут быть отличны друг от друга. Я считаю поэтому оба случая за один и тот же случай и различение Ньютона за иллюзию»1.

Здесь Мах использует принцип достаточного основания в смысле Лейбница (чувственно неразличимое тождественно), основываясь на котором он снимает вопрос о причине центробежных сил как особом объекте. Иначе говоря, должна быть одна причина, вызвавшая сплющивание Земли как в случае предположения, что Земля покоится, а звезды вращаются, так и в случае обратного предположения. Такой причиной, дающей одно, а не два одинаковых следствия, является относительное вращение Земли относительно звезд. Следовательно, в качестве причины выступает характер относительного движения. Использование понятия ускорения вместо понятия силы в качестве исходного понятия полностью соответствует антиметафизической установке эмпириокритицизма (и позитивизма вообще), исходя из которой, Мах пытается найти такой способ описания физических явлений, при котором относительное движение приводило бы к появлению центробежных сил. С точки зрения позитивистски понимаемого принципа наблюдаемости выражения «силовое движение» и «ускоренное движение» тождественны по сути, но второе выражение устраняет приставку воображения, которая есть в первом.

При ближайшем рассмотрении оказывается, что принцип Маха сам не может быть целиком обоснован в рамках махизма. Он является результатом целенаправленного поиска, основанного на классической механике. Мах уже предполагает справедливость механики Ньютона, когда формулирует принцип о материальном горизонте, определяющем инерцию, так как учитывает в нем те тела, которые не учтены в уравнениях Ньютона. Его рассуждения основываются не на чистом опыте ― это иллюзия, от которой Мах не может избавиться, находясь в плену у своей позитивистской установки, ― а на мысленных экспериментах, содержанием которых является преобразованный теорией опыт. В этих экспериментах в отличие от реальных экспериментов критически анализируются предпосылки, исходные установки теории, их способ соотнесения с фактами опыта. Они позволяют установить логические промахи между содержанием опыта и исходными физическими принципами, установками и понятиями, в которых оно представлено. Сами по себе мысленные эксперименты не дают нового содержания, но делают возможным иное понимание содержания опыта. Они основываются на том или ином представлении о процессе познания, и потому их выводы зависят от этого представления. Мысленные эксперименты Маха основываются на его учении о чистом опыте, исходным представлением которого является положение об абсолютной реальности ощущений. Таким образом, принцип Маха как результат мысленного эксперимента является функцией двух аргументов: философского (общий принцип относительности) и физического (справедливость динамики классической механики). Следовательно, с одной стороны, он остается в плену механического стиля мышления, поскольку предполагает принцип дальнодействия, органически связанный с представлением о материи только как о веществе, а с другой стороны, основывается на позитивистской метафизике, так как исходит из сенсуалистической трактовки физического знания, доказывая тем самым зависимость физики от философии.

Главное, что связано с творчеством Маха, ― это не то конкретное (позитивистское) решение гносеологических трудностей классической механики, а постановка вопроса о природе сил и способе их введения в физическую теорию, ответ на который дал только Эйнштейн. Феноменологическая трактовка сил, данная Махом и направленная против натурфилософского их понимания, согласно которому силы заложены в природе самих тел и среды, их окружающей, расшатывала понимание их как достаточного основания (приходящего извне) нарушения инерциальности, что способствовало формированию теоретического представления их, данного общей теорией относительности. Неконструктивная критика Махом основ классической механики расшатывала веру в механический стиль мышления как основу физического познания, сделав возможной конструктивную критику, которая привела к возникновению релятивистской физики.

Здесь уместно остановиться на отношении Эйнштейна к Маху. Создатель теории относительности никогда целиком не разделял махизм, но он никогда и не отрицал влияния гносеологических установок Маха на свое творчество. В отношении к позитивизму взгляды Эйнштейна эволюционируют от значительной переоценки Маха до более трезвого отношения к нему. Известно, что в споре Планка с Махом Эйнштейн сначала отдавал предпочтение точке зрения Маха, но в дальнейшем признал справедливость аргументов Планка против махизма.

Эйнштейн часто подчеркивал, что считает неправильным, если теоретическое описание ставится в непосредственную зависимость от актов эмпирических наблюдений. Он выступал против основного предписания позитивистов, согласно которому все понятия и суждения, не выводимые из чувственных восприятий, ввиду их метафизического характера должны быть изъ- яты из мышления, ибо материалистичность мышления проявляется только в его связи с чувственным восприятием. Эйнштейн считал последнее утверждение совершенно правильным, но основанное на нем предписание метафизическим. В пику маховскому «Физики, бойтесь метафизики!» он считал, что «Вся физика есть метафизика!».

Уже в критике абсолютного пространства и времени Ньютона проявляется противоположность гносеологических установок Эйнштейна и Маха. Во введении в физику понятий абсолютного пространства и времени, неудовлетворительных с точки зрения позитивистского принципа наблюдаемости, Эйнштейн усмотрел не слабость, а силу Ньютона: основоположник классической механики вынужден был ввести эти понятия в физику, «чтобы получить возможность выразить известные тогда законы»1.

Построение специальной теории относительности также противоречит философии Маха. Элиминация понятий абсолютного пространства и времени для Эйнштейна определяется не принципом наблюдаемости, а необходи-мостью адекватной формулировки законов электродинамики. Правда, с одной стороны, пространственно-временное представление физической реальности соответствует принципу экономии мышления Маха, но, с другой стороны, оно противоречит исходной посылке махизма ― принципу наблюдаемости: ведь реальность пространства-времени, как и реальность абсолютного пространства и времени, независима от ощущений. Мах, как известно, сознавал метафизический характер специальной теории относительности и поэтому отказывался от того, чтобы его считали предвестником релятивизма. Но окончательный разрыв с гносеологией Маха у Эйнштейна произошел под влиянием построения общей теории относительности (ОТО), хотя осознание этого продолжалось длительное время после создания данной теории. Известно, что еще за семь лет до построения ОТО Эйнштейн осознал возможность с помощью принципа эквивалентности исключить из физики понятие абсолютного пространства и инерциальной системы отсчета, а тем самым и такой формулировки физических законов, чтобы они были справедливыми для произвольно движущихся систем отсчета. Но почему ОТО была построена только спустя многие годы?

«Главная причина, ― писал Эйнштейн, ― заключается в следующем: не так легко освободиться от представления, что координаты имеют прямой метрический смысл»1. Освободиться от такого представления означало освободиться от влияния Маха. Ведь Мах стремился исключить понятие пространства из физики, заменив его представлением о всей сумме расстояний между материальными точками. Тем самым попытка Маха сохраняла метрику пространства неизменной и оставляла ньютоново представление о дальнодействии. Но это противоречило принципу близкодействия специальной теории относительности. Поэтому после принципа эквивалентности использование четырехмерного подхода Минковского было вторым важным шагом на пути к геометрической трактовке гравитации. Эйнштейн перестал относиться к четырехмерной формулировке специальной теории относительности как к простой формализации. Это указывало неявно путь к выходу из трудностей, связанных с утратой непосредственного физического смысла координат, и вело к тому основному выводу, что реальный физический смысл имеют не дифференциалы координат, а только соответствующая им метрика. Так Эйнштейн отбрасывает последнее позитивистское препятствие на пути к построению ОТО. Требование Маха, чтобы разности координат были непосредственными результатами измерений, было столь жестким, что исключало возможность построения ОТО. Не отказ от координат и замена их расстояниями, прямо связанными с процессом измерения, а поиск их физического смысла, непосредственно не связанного с процессом измерения, ― такой путь привел Эйнштейна к построению основ ОТО. Это и дало возможность поставить вопрос об уравнениях гравитационного поля, определивших риманову метрику. Полевая трактовка метрики освобождает физическую теорию от психологически понимаемого принципа причинности Юма и Маха.

ОТО не соответствует принципу Маха, который, безусловно, сыграл большую роль в ее становлении. Эйнштейн существенно изменил саму формулировку принципа Маха, вложив в него новое содержание. Он вначале считал вслед за Махом, что материальные массы однозначно определяют геометрию пространства-времени. Но данная трактовка уравнений гравитационного поля оказалась ошибочной. Было доказано, что решения этих уравнений допускают неевклидову пространственно-временную структуру и при отсутствии материальных масс, что противоречит принципу Маха. Поэтому в 1954 году Эйнштейн писал: «Не нужно больше говорить, по-моему, о принципе Маха. Он возник в то время, когда думали, что "тяжелые тела" есть единственная физическая реальность и что всех элементов теории, которые не полностью ими определяются, необходимо сознательно избегать. Я хорошо понимаю, что долгое время я и сам придерживался этой идеи фикс»1.

С самой общей точки зрения принцип Маха представляет собой промежуточный этап на пути к теоретической трактовке гравитации, поскольку сводит инерцию к гравитации. Но, стремясь таким образом избавиться от абсолютного пространства, Мах сохраняет деление физической реальности на кинематику и динамику. Такой подход неконструктивен: «Лошадка Маха может лишь истреблять вредителей, но не может породить ничего живого»2. Если для Маха исключение из физики абсолютного пространства является средством усовершенствования механики, то для Эйнштейна это исключение является средством построения последовательной полевой теории гравитации. Вопрос Маха о физической причине выделенности инерциальных систем отсчета уже предполагает существование двух классов систем отсчета (инерциальных и неинерциальных). Вопрос ОТО о физических законах гравитационного поля основывается на равноправии всех систем отсчета, то есть делает вопрос Маха некорректным. Эйнштейн отказывается от причинного обоснования инерциального движения: «…мы не можем искать причины, по которым некоторые состояния движения имеют преимущество перед всеми другими, в телах, с которыми мы имеем дело, или в самом понятии движения; напротив, это преимущество следует рассматривать как независимое свойство пространственно-временного континуума»3.

Отказ от механической интерпретации инерции делает возможным ее полевое объяснение, основанное на римановой геометрии. ОТО доказала невозможность махистского решения проблемы инерции, исходящего из примитивного понимания физической реальности. Не элиминация пространственно-временных представлений из физики, а, наоборот, их усложнение сделало возможным решение проблем механики, поставленных Махом. Не кинематика нуждается в динамическом обосновании, а динамика ― в теоретическом. Учет влияния гравитационного поля через кривизну пространства-времени на геометрические размеры тел и скорость протекания процессов в ОТО позволяет говорить, что «метрические свойства пространства-времени причинно не зависят от того, чем это пространство-время наполнено, но определены этим последним»1. При таком подходе пространство-время уже не задается целиком, а определяется от точки к точке. Поведение измерительных инструментов в гравитационном поле стало зависеть не только от скорости, но и от их места и ориентации. Эйнштейновский подход к физической реальности позволяет говорить о гравитационном поле, не упоминая его на теоретическом уровне: «Мы не говорим об изменении, вызываемом гравитационным полем в измерительных инструментах, но рассматриваем измерительные инструменты как свободные от деформирующих сил, несмотря на гравитационные воздействия»2. Именно теоретический подход к проблеме физической реальности, реализованный при построении ОТО, позволил последовательно решить загадку тяготения, что невозможно с точки зрения феноменологического подхода Маха.

Положительные стороны позитивизма Маха сводятся к следующему:

1. Общий принцип наблюдаемости и принцип экономии мышления махизма дают более сложное представление о процессе научного познания, чем это имело место у родоначальников позитивизма. Эти принципы обосновывают амбивалентность науки и близки к критериям «внешнего оправдания» и «внутреннего совершенства» Эйнштейна.

2. Критика Махом классической механики как основы всей физики открыла новые перспективы в эволюции физики, что в конечном счете привело к построению релятивистской физики.

3. Исторический подход к научному познанию, по Маху, незаменим для понимания его основ. Мах писал, что только с исторической точки зрения можно понять исходные принципы механики, не апеллируя к оче-видности.

4. Мах широко использовал метод мысленного эксперимента для обоснования своих идей.

Вместе с тем позитивизм Маха страдает существенными изъянами:

1. Планк, критикуя Маха, писал, что эволюция физики связана с элиминацией антропоморфных элементов, тогда как нейтральная философия основывается на неразрывной связи физики и психологии.

2. Эйнштейн называл Маха жалким философом, который недооценил роль спекулятивного мышления в построении научной теории. Ведь прогресс в физике связан с математизацией физики.

3. Стремление Маха освободиться от метафизики («Физики, бойтесь метафизики!») было идеей фикс, так как вся физика, по словам Эйнштейна, есть метафизика. Мах, по сути, оставался в плену метафизики ощущений.

4. Критика Махом основ классической механики была неконструктивной, так как сохраняла представление о физической реальности как веществе и тем самым представление о дальнодействии, исключая возможность построения полевой теории.

5. В своем стремлении освободиться от ненаблюдаемых сущностей классической механики Мах сохраняет деление физической теории на две части, на два класса систем отсчета, с точки зрения, которых объясняет инерциальные и силовые процессы. Тем самым он противоречит своему принципу экономии мышления.

6. Идеалом понимания для Маха является сведение к привычному. Но ведь то, что является привычным для одной эпохи, оказывается проблемой для другой. Новые идеи в науке ― это «безумные идеи» (Бор). Идея механического эфира ― наглядная иллюстрация относительности привычного, очевидного. Эволюция физики является яркой иллюстрацией антимахистской идеи Августина, что самое очевидное при ближайшем рассмотрении оказывается наиболее трудным для понимания.

7. Физическая теория с точки зрения махизма может быть выражена в терминах материальных объектов и отношений между ними. При такой установке знание о мире остается смутным, туманным, неопределенным. Знание как бы считывается с чувственных данных, сохраняя логическую зависимость от них. Но теоретический подход к знанию о мире освобождает его от эмпирической зависимости, от непосредственной связи с миром, устанавливая более тонкую, сложную и глубокую связь между миром и знанием о нем. Путь к истине удлиняется и тем самым знание становится яснее.

8. Используя мысленные эксперименты для обоснования своих идей, Мах по сути выходит за рамки махизма. Формулируя идею материального горизонта, определяющего принцип инерции, Мах думал, что его рассуждения основываются на чистом опыте, тогда как при ближайшем рассмотрении оказывается, что его мысленные эксперименты имеют дело с опытом, направляемым теорией: он учитывает в своем принципе инерции те массы, которые не учтены в рамках механики Ньютона. Поэтому Эйнштейн писал, что «лошадка Маха не в состоянии создать ничего живого», то есть махизм неконструктивен.