Аристотель приходит в СФА

На методическом семинаре

физического факультета

В этом году исполняется 2400 лет со дня рождения Аристотеля (384-322 г.г. д.н.э.), чьи научные идеи владели Европой в течение 2000 лет. Эта дата широко отмечается ученым сословием, как естественниками, так и гуманитариями, в духе традиционных культурных традиций. По инициативе проф. П.Н. Николаева 17-го мая был проведен общефакультетский методический семинар, посвященный этому первому великому энциклопедисту. На семинаре помимо профессорско-преподавательского состава присутствовали около 50-ти студентов. Физики обязаны Аристотелю названием своей профессии.

В.К. Новик в своем докладе обратил внимание заинтересованной аудитории на этимологию слова «физика». Оно произведено из греческого слова ??? — рождение, исток, начало и трансформировалось через ряд глагольных форм, переносящих смысл «развитие», в окончательную форму ????? — суть человека или предмета, естество формы и строения. Именно этим словом Аристотил озаглавил один из своих самых важных и емких трудов.

Греция в 4 веке д.н.э., несмотря на свои микроскопические размеры, была «интеллектуальной сверхдержавой» полудикой Европы. Именно там, первоначально в школе Пифагора, всячески приветствовалось обучение женщин.

Аристотель в 17 лет был принят в Академию Платона, где пробыл 20 лет, сначала учеником, а затем преподавателем. Там-то и сформировался его научный метод, и появились легендарные лекции.

Сократ и другие отделили философию от богословия. Но, если боги не были причиной событий, каковой же была эта причина? Философы выдвинули объяснения, основанные на философских принципах и математических формах.

Копия бронзового скульптурного портрета Аристотеля выполненного с натуры Лусиппосом в 4 веке д.н.э. Уже в 4 веке д.н.э. считали должным отливать в бронзе лики ученых, как позже этого придерживалась «…страна героев, страна мечтателей, страна ученых..»

Аристотель счел это недостаточным. Он понял, что принципы природы могут быть найдены в пределах природы и могут быть обнаружены, используя тщательное наблюдение, и ведущие к пониманию рассуждения.

Для нас интересен путь, которым он мог приходить к своим умозаключениям. Это была необычная наука, построенная не на измерениях, т.е. количественных оценках, а только на визуальных наблюдениях, которые нужно было развить и отточить без постановки даже простейших качественных опытов. Наука еще не стала экспериментальной. Эпоха экспериментальной науки наступила лишь через 2000 лет. И даже сейчас умение сделать правильный вывод из простейших наблюдений является бесценным качеством ученого. Увы, но это качество почти утеряно в научной среде. Остается вечным вопрос: «Что мы видим, когда смотрим?», и, как всегда печальное, заключение из физического фольклора: «…берем природы мироздание и тупо смотрим что к чему.. ».

Бессмертны достижением Аристотеля является первое, систематизированное и классифицированное изложение самых пестрых сведений об окружающем мире в целом. Для становления науки это являлось необходимейшим начальным шагом.

В своей работе, «Физика», Аристотель исследовал природу материи, пространства, времени и движения. Он не мог измерить время, скорость или силу. Он не допускал существования незримых сил, так что его рассуждения не включали силу тяжести. Предметы падают на Землю, и луна кружит вокруг Земли, просто потому что такова их природа. Он доказал, что бесконечное линейное движение и пустота не могли существовать на Земле. Но без этого он не мог исключить сложностей реального мира или полностью понять инерцию. Несмотря на его ограниченность, Аристотель привнес некоторые замечательные достижения в физику и заложил основу для выводов Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Чисто логически он обосновал, что бесконечная скорость не может существовать, что время и движение непрерывны и неотделимы, и даже что время течет бесконечно и одно и тоже повсюду одинаково. Все это истинно, и является частью теории относительности Эйнштейна. Считается, что самым большим вкладом Аристотеля в физику была его версия времени.

Аристотель берет простейшие из наблюдений, и в том обнаруживает фундаментальные истины. Лошадь может тянуть телегу, а телега тянет лошадь назад, и когда останавливается лошадь, останавливается и телега. В таком случае, состояние покоя является естественным состоянием материи, и источник движения воздействует на него (покой), чем-то существующим (т.е. силой), что побуждает движение. Эта идея стала частью законов Ньютона.

Изучая перетаскивание кораблей, он заметил, что существует трение покоя и трение движения, которое действует против направления движения.

Один человек не мог тащить судно, но по мере приращения людей судно начиналось двигаться. Кроме того, он заметил, что сила, необходимая чтобы придать кораблю движение, зависит не только от требуемой силы, но и от скорости. Это походит на определение силы, используемое сегодня.

Аристотель исследовал объекты, падающие в жидкостях, и понял, что трение существует также и там. Он нашел, что скорость предметов увеличивалась с их весом и уменьшалась с густотой жидкости. Этот эффект сегодня является частью Закона Стокса и определяет предельную скорость падающего объекта.

Именно Аристотель доказал, что Земля является шаром. Вот как он безупречно это сделал. Он заметил, что тень Земли на Луне во время затмения была частью окружности. Наблюдение, конечно, не исключало, что диск мог бы дать такую же тень. Фазы Луны и их внешние признаки во время затмений показывают нечто, что является сферой, Земля также может быть такой. При движении к горизонту горизонт уходит вниз, а когда мы движемся к Северу или Югу появляются разные звезды. Они смотрятся так, как будто их разглядывают с поверхности сферы. Все предметы, выполненные на Земле, падают на Землю таким образом, чтобы быть к поверхности возможно ближе. Сфера — это единственная форма, которая это позволяет, поскольку сфера — форма с самой маленькой поверхностью для данного объема. Учитывая все обстоятельства, Земля должна быть сферой.

Ну, а поскольку все предметы падают к центру Земли или движутся вокруг Земли, то Аристотель пришел к заключению, что Земля должна быть центром Вселенной. Луна и планеты движутся вокруг Земли по круговым орбитам, но должны двигаться по окружности в пределах сферы, чтобы объяснить различие, наблюдаемое в их орбитах. Звезды — это неподвижные сферы (шарики), которые вращаются вокруг Земли, а Вселенная к тому же должна быть конечной, ибо в противном случае звезды на внешнем крае должны были бы перемещаться с бесконечной скоростью. Аристотель сознавал, что если бы небесные тела были сделаны из земной материи, то они улетели бы как камень из пращи. Поэтому он добавил к элементам мироздания (земля, вода, воздух, огонь) пятый элемент, эфир, чтобы сформировать небесные тела. Эфир не может быть наблюдаем на Земле, но объекты, составленные из него, могли навсегда без трения или рассеивания переместиться во Вселенную. Возможно, Аристотель должен был бы остановиться в объяснениях на Луне, но существовали планеты и звезды, и их было необходимо объяснить. Несмотря на недостатки его модели, Аристотель дал нам Вселенную, законы которой являются инвариантными и понятными в обосновании, а также и способными к тому, чтобы быть обнаруженным наблюдением. Аристотелева модель Вселенной продержалась почти 20 столетий без существенной модификации и была настолько неотразима, что философы эпохи Возрождения и богословы встроили ее в церковную доктрину.

Модель Аристотеля уже не объясняла новые наблюдения, сделанные учеными XIV века. Коперник понял, что движения планет будут более просто и лучше объяснены, если бы центром Вселенной стало Солнце. Тщательные наблюдения Тихо Браге за движениями планет поддержали модель Коперника. Галилей использовал первый телескоп, и наблюдал луны Юпитера, которые вращались вокруг Юпитера, а не Земли. Это было убедительным доказательством, и Галилей выступил за пересмотр модели Аристотеля. Принятие гелиоцентрической модели встретило большое сопротивление. Некоторые ученые рассматривают теперь идеи Аристотеля как препятствие развитию науки. Однако, препятствие состояло не в мировоззрении Аристотеля, а в том, что его модель Вселенной оказалась вплетенной в учение церкви.

Галилей по праву считается основателем экспериментальной физики, заложившим основы классической механики. Но не будем говорить, что своими экспериментами он убедительно опроверг умозрительную метафизику Аристотеля. Он взял системные представления Аристотеля и перестроил их под новые опытные данные: «Галилей смотрел далее, поскольку стоял на плечах гиганта».

Нарастающий вал экспериментальных работ постепенно отодвинул в историческую тень древние имена. В настоящее время предметом анализа остались только философские труды Аристотеля. Его научные заключения потеряли интерес, в том числе из-за массы анекдотичных утверждений, скажем, о количестве лапок у мухи или различном числе зубов у мужчины и женщины. Но в памяти физиков он был и остается крестным отцом нашей профессии.

В обсуждении на семинаре обсуждалось одно любопытное замечание. От Аристотеля вплоть до нынешних времен изучались эффекты и явления, созданные природой. В последние годы искусственно создаются явления и вещества, которые не найдены в природе. Так почему природа их не создала?

Ведущий научный сотрудник В.К. Новик

Назад