Прямоходящие мыслители. Путь человека от обитания на деревьях до постижения миро устройства Млодинов Леонард
Поклонение всем этим богам включало и принятие формального этического кодекса. Трудно вообразить себе жизнь, не защищенную законодательно, однако до возникновения городов кочевники формализованных сводов законов не имели. Разумеется, люди понимали, какое поведение понравится окружающим, а какое – совсем нет, однако правила поведения вроде «Не убий» никто в абстрактные декреты не облекал. Поведением людей управляли не своды общих положений, а в каждом отдельном случае – тревога о том, что подумают другие, и страх осуждения теми, у кого больше влияния.
Боги городской Месопотамии, впрочем, выдавали конкретные этические указания, требующие от паствы подчинения формальным правилам в диапазоне от «Помогай другим» до «Не блюй в ручьи». Так верховная власть впервые дала народу то, что можно было бы счесть формальным законом[107]. Нарушения же просто так не прощали: сказано было, что нарушителя постигнут немалые неприятности в виде болезни или смерти, а наказание придет от богов-демонов – Лихорадки, Желтухи или Кашля.
Боги творили дела свои и через земных владык, чье влияние имело теологический характер. Во времена первой Вавилонской империи, в XVIII веке до н. э., возникла более или менее единая теологическая теория природы, в которой трансцендентный бог давал людям законы[108], управлявшие и действиями людей, и тем, что мы назвали бы неодушевленным миром. Этот набор человеческих гражданских и уголовных законов назывался Кодексом Хаммурапи.
Он назван в честь царя Вавилона, коему великий бог Мардук велел «принести на земли закон праведности, уничтожить нечестивцев и злодеев».
Свод законов Хаммурапи увидел свет за год до смерти Хаммурапи, в 1750 году до н. э. Нельзя сказать, что этот свод – образец демократического права: знати и людям царского рода многое спускали с рук, привилегий у них было больше, рабов можно было покупать, продавать – и убивать. Но кодекс все же содержал справедливые правила, хоть и требовал «око за око» с суровостью Торы, которая возникла примерно тысячу лет спустя. Кодекс Хаммурапи, к примеру, повелевал убивать за любую кражу; бросать в огонь того, кто пытается воровать, помогая на пожаре; любая «сестра божья», если пытается открыть таверну, должна быть сожжена; всякий, кто из-за «лени» не поддерживает плотину на своей территории в порядке и учиняет затопление земель, должен возместить зерном любую порчу урожая у других; всякий, кто клянется богом, что у него украли вверенные ему чужие деньги, отдавать их не обязан[109].
Законы из свода Хаммурапи вырезали на восьмифутовой глыбе черного базальта – очевидно, для всеобщего обозрения и отсылок. Эту глыбу обнаружили в 1901 году, сейчас ее выставляют в Лувре. В отличие от пирамид, Кодекс Хаммурапи не есть великое физическое достижение, однако достижение интеллектуальное – и великое притом: это попытка возвести леса порядка и разумности, охватывающие все общественные отношения вавилонского общества – коммерческие, денежные, военные, семейные, врачебные, нравственные и так далее, – и на сегодня Хаммурапи – самый ранний пример владыки, установившего закон для своего народа.
Как я уже говорил, считалось, что бог Мардук правит не только народом, но и физическими процессами: он повелевал звездами в точности так же, как и людьми. И потому, параллельно с Кодексом Хаммурапи, Мардук, как считается, создал некий свод законов и для природы. Эти постановления, управляющие, как мы бы его сейчас назвали, неодушевленным миром[110], были первыми научными законами – в том смысле, что они описывали природные явления. В современном смысле они законами природы, однако, не были, поскольку лишь смутно сообщали, как живет природа, и были, подобно Кодексу Хаммурапи, приказами Мардука природе.
Представление о том, что природа «подчиняется» законам в том же смысле, в каком и люди, прожило не одно тысячелетие. Например, знаменитый натурфилософ древней Греции Анаксимандр говорил, что все возникает из первородного вещества и возвращается в него же, иначе предметам и явлениям придется «платить пошлину и воздавать за беззаконие согласно указу времени»[111]. Гераклит тоже говорит, что «солнце своих пределов не преступит, иначе [богиня правосудия] найдет [и накажет] его»[112]. Понятие «астрономия» происходит от греческого слова «номос» – «закон», в значении закона человеческого. Только при Кеплере, то есть в начале XVII века, понятие «закон» стали употреблять в современном смысле – как обобщение, сделанное на основе наблюдений, описывающее поведение того или иного природного явления, но которому не требуется присваивать цель или мотивацию. И переход к этому современному пониманию не был резким: несмотря на то, что Кеплер иногда писал о математических законах[113], даже сам он верил, что Бог велел Вселенной следовать принципу «геометрической красоты», и объяснял, что движение планет, возможно, происходит от того, что «ум» планеты в состоянии воспринять и исчислить свою орбиту.
Историк Эдгар Цильзель, изучавший историю представлений о научном законе, писал, что «человек, похоже, склонен осмыслять природу… по образцу общества»[114]. Наши попытки формулировать законы природы, иными словами, похоже, произрастают из нашей естественной склонности понимать свое личное существование, а наш опыт и культура, в которой мы выросли, влияют на наше отношение к науке.
Цильзель признавал, что для описания своей жизни мы создаем в уме истории и складываем их из того, чему научены и что пережили сами, и так формируем свое представление о себе и своем месте во Вселенной. Так же создаем мы и свод законов, описывающих наш личный мир и значение нашей жизни. Перед войной, например, законы, управлявшие жизнью моего отца, позволяли ему ожидать, что общество, в котором он жил, будет вести себя прилично, что суды обеспечат некое подобие справедливости, что на рынке будут продукты – и что Бог защитит его. Таков был его взгляд на мир, и к его состоятельности отец относился с вальяжностью ученого, чья теория прошла все мыслимые проверки.
Однако звезды и планеты, может, и поддерживают взаимное равновесие многие миллиарды лет бесперебойно, а вот в мире людей законы можно переворачивать с ног на голову всего за считанные часы. Это и случилось с моим отцом – и бесчисленным множеством других людей – в сентябре 1939 года. В предыдущие месяцы отец закончил варшавские курсы модного шитья, купил две немецкие швейные машинки и арендовал маленькую комнату в соседской квартире, где открыл портновскую мастерскую. И тут немцы вторглись в Польшу, а 3 сентября вошли в отцов родной город, Ченстохову. Оккупационное правительство вскоре издало серию антисемитских указов, приведших к конфискации всего ценного – ювелирных украшений, автомобилей, радиоприемников, мебели, денег, квартир, даже детских игрушек. Еврейские школы закрыли и объявили вне закона. Взрослых обязали носить на одежде звезду Давида. Людей забирали прямо с улиц и принуждали к труду. А кого-то расстреливали и убивали по произволу любого психа.
То, что уничтожило физическую структуру мира моего отца, так же необратимо изменило и умственные и эмоциональные подмости этого мира. И, как ни печально, Холокост – история, неоднократно повторенная в разных масштабах и прежде, и после. И потому, если наш человеческий опыт питает наши представления о научном законе, совсем не удивительно, что человечество большую часть своей истории с трудом представляло себе мир, управляемый точным, совершенным постоянством, неуязвимым для прихотей, лишенным цели и не подверженным божественным вмешательствам.
Даже сегодня, много позже Ньютона и его великого и состоятельного свода законов, многие люди продолжают не верить, что такие законы применимы универсально. Тем не менее, века прогресса воздали ученым, признавшим, что физический закон и закон человеческий – из отчетливо разных сфер.
За девять лет до смерти, в семьдесят шесть, Альберт Эйнштейн описал свое стремление понять физические законы Вселенной, которому он посвятил всю жизнь, так: «Где-то там – громадный мир, существующий независимо от нас, людей, и восстает он перед нами великой вечной шарадой, лишь отчасти доступной нашему исследованию и осмыслению. Постижение этого мира манило меня, как освобождение… Дорога в рай… оказалась вполне надежной, и я никогда не жалел, что избрал ее»[115]. В некотором смысле, думаю, мой отец ближе к концу жизни ощутил это «освобождение».
Урук для нашего биологического вида стал началом долгого пути к разгадке вечной шарады. Юные цивилизации Ближнего Востока заложили начала интеллектуальной жизни и продолжили развивать их, чтобы со временем подарить нам класс мыслителей, создавших математику, письменный язык и понятие закона. Следующий шаг расцвета и созревания человеческого ума сделали в Греции, в тысяче с лишним миль от Урука. Примерно за две тысячи лет до Ньютона великое греческое чудо породило представление о математическом доказательстве, научные дисциплины и философию, а также понятие о том, что мы ныне именуем «рассуждение».
Глава 5
Рассуждение
В 334 году до н. э. Александр, двадцатидвухлетний царь греческого государства Македония, провел армию бывалых воинов через Геллеспонт – начиналась долгая кампания по завоеванию обширной Персидской империи. Так совпало, что моему сыну тоже двадцать два, а его имя, Алексей, происходит от того же греческого корня. Говорят, дети ныне растут быстрее, чем когда-либо прежде, но вообразить, что Алексей ведет армию бывалых воинов в Месопотамию сражаться с Персидской империей, я никак не могу. Есть несколько древних записей, свидетельствующих, как молодому македонскому царю далась его победа, – судя по всему, поглощением изрядного количества вина. Но, как бы то ни было, долгая дорога завоеваний привела его аж к самому Хайберскому перевалу и даже за него. К своей смерти в тридцать три года он столько всего успел, что с тех пор именуется Александром Великим.
Во времена вторжения Александра Ближний Восток изобиловал городами масштабов Урука, существовавшими уже тысячи лет. Для сравнения: если бы США на картах были так же долго, как Урук, во главе Америки сейчас стоял бы примерно шестисотый президент.
Гулять по улицам древних городов, завоеванных Александром, – переживание наверняка захватывающее: вокруг громадные дворцы, просторные сады, орошавшиеся из специально вырытых каналов, величественные каменные здания, украшенные колоннами с резными навершиями в виде грифонов и быков. Сообщества тех городов – живые и сложные, далекие от любого упадка. И все же мир древних греков, покоривший их, превзошел их и интеллектуально, а символом этого мира был его юный вождь – человек, учившийся у самого Аристотеля.
С завоеванием Месопотамии Александром представление о том, что все греческое – лучшее, быстро распространилось по Ближнему Востоку[116]. Дети всегда в авангарде культурного сдвига – они начали учить греческий, запоминать греческие стихи и увлеклись спортивной борьбой. В Персии набрало популярности греческое искусство. Вавилонский жрец Беросс, финикиец Санхуниатон и иудей Иосиф Флавий писали истории своих народов так, чтобы показать совместимость их взглядов с греческими. Даже налоговую систему эллинизировали – начали вести записи сравнительно молодым греческим алфавитом – и на папирусе, а не клинописью на табличках. Однако величайший аспект греческой культуры, который Александр представил миру, никак не связан ни с искусствами, ни с администрированием. Он привнес то, чему научился у Аристотеля напрямую: новый, рациональный подход к познанию мира, потрясающе переворотный для истории человеческой мысли. А Аристотель, в свою очередь, опирался на представления, накопленные несколькими поколениями ученых и философов, поставивших под сомнение старые истины о Вселенной.
В юные годы древней Греции греческое понимание природы не слишком отличалось от месопотамского. Бурную погоду объясняли несварением у Зевса, а если у земледельцев случался неурожай, люди думали, что это гнев богов. Мифа о сотворении мира, утверждавшего, будто Земля – капля в чихе бога сенной лихорадки, может, и не существовало, но он запросто мог появиться: за тысячелетия после изобретения письменности массив записанных людских слов накопил дикую уйму историй о создании мира и о правящих им силах. Объединяло эти истории описание бурлящей Вселенной, созданной непостижимым богом из некой бесформенной пустоты. Само слово «хаос» происходит от греческого «ничто» – по легендам, оно предшествовало рождению Вселенной.
Допустим, перед созданием мира все было хаосом; создав мир, боги греческой мифологии не слишком усердствовали с наведением в нем порядка. Молнии, бури, засухи, наводнения, землетрясения, вулканы, нашествия вредителей, несчастные случаи, болезни – эти и многие другие природные беды сказывались на здоровье и жизни людей. Гнев или попросту беспечность самовлюбленных, коварных и капризных богов виделись причиной роковых событий, и вели бог себя, как слоны в посудной лавке, где посуда – люди.
Такова древняя теория создания мира, передававшаяся в Греции из поколения в поколение, пока ее примерно в 700 году до н. э. не записали Гомер и Гесиод, через столетие или чуть позже после того, как в греческой культуре укоренилась письменность. С тех пор этот миф стал неотъемлемой частью греческого образования и общепринятой истиной для многих поколений мыслителей[117].
Для нас, живущих в современном обществе и пользующихся сокровищами долгой истории научной мысли, трудно понять, как можно было вообще так представлять себе природу. Видение природного устройства и порядка кажется нам столь же очевидным, сколь им – власть богов над всем. Ныне наши повседневные дела рассчитаны количественно и расписаны по временной сетке, по часам и минутам. Наши земли расчерчены долготами и широтами, в наших адресах – имена улиц и номера домов. В наши дни, если рынок падает на три пункта, специальный умник объяснит нам, почему это происходит, – дескать, падение связано с беспокойством об инфляции, например. На самом деле, скажет другой эксперт, падение обусловлено событиями в Китае, а третий, вероятно, припишет биржевые неурядицы необычайной солнечной активности, но, как бы то ни было, любые объяснения должны быть построены на причинах и следствиях.
Мы требуем от своего мира причинности и порядка, поскольку эти представления – часть нашей культуры, нашего сознания. Но, в отличие от нас, древние не располагали математической и научной традицией, и потому понятийный аппарат современной науки – представление о точных численных предсказаниях, уверенность, что повторяемый в одних и тех же условиях эксперимент должен приводить к одинаковым результатам, что время есть ось координат, вдоль которой разворачиваются события, – им было трудно и понимать, и принимать. Древним природа виделась мятежной, и поверить в строгие физические законы было для них такой же дикостью, как для нас – байки об их свирепых и капризных богах (или, возможно, как дорогие нашим сердцам теории будут видеться историкам, которые станут изучать их тысячу лет спустя).
С чего природе быть предсказуемой и объяснимой в понятиях, доступных человеческому интеллекту? Альберт Эйнштейн, человек, которого не удивило бы, обнаружь он, что пространственно-временной континуум свернут в крендель с солью, поразился куда более простому факту: в природе есть порядок. Эйнштейн писал, что можно «ожидать от мира хаотичности, невозможности постичь умом»[118]. Однако далее он писал, что, несмотря на его ожидания, «во Вселенной непостижимее всего то, что она постижима»[119].
Скотина не понимает, какие силы удерживают ее на земле, вороны ничего не знают об аэродинамике, позволяющей им летать. Слова Эйнштейна выражают важнейшее и исключительно человеческое наблюдение: миром правит порядок, а законы, по которым этот порядок устроен, необязательно объяснять мифологически. Их можно понять, и у людей есть способность, присущая на планете Земля лишь им одним: разбираться в чертежах Природы. У такого понимания есть глубинные следствия: если мы в силах постичь устройство Вселенной, это знание можно применить, чтобы понять, каково же наше место в ней, а еще можно управлять природой и разрабатывать продукты и приемы, улучшающие нашу жизнь.
Новый рациональный подход к природе зародился в VI веке до н. э. у группы революционных мыслителей, живших на просторах Древней Греции – на берегах Эгейского моря, обширного средиземноморского залива, отделяющего современную Грецию от Турции. За несколько столетий до Аристотеля, в ту же эру, когда Будда подарил новую философскую традицию Индии, а Конфуций – Китаю, те первые греческие философы произвели во взглядах на Вселенную смену парадигм: они стали воспринимать мироздание упорядоченным, а не случайным, как Космос, а не как Хаос. Трудно переоценить масштаб этого прорыва или же до какой степени эта смена представлений сформировала человеческое сознание – с тех пор и доныне.
Места, породившие тех радикальных мыслителей, – волшебные земли виноградников, фиговых рощ, оливковых деревьев и процветающих мегаполисов[120]. Эти города размещались в устьях рек и морских заливов, в конце дорог, ведших вглубь материка. Согласно Геродоту – райские места, где «воздух и погода прекраснейшие на всем белом свете». Назывались они Ионией.
Греки основали множество городов-государств на территориях, принадлежащих современной материковой Греции и южной Италии, но то были провинции, а центром греческой цивилизации служила турецкая Иония, всего в нескольких сотнях миль от Гёбекли-Тепе и Чатал-Гуюка. В авангарде греческого просвещения[121] – греческий город Милет, расположенный на берегах залива Латмус, что открывало Милету доступ к Эгейскому морю и, следовательно, к Средиземноморью в целом.
По Геродоту, на стыке второго и первого тысячелетий до н. э. Милет был современным селением, обитали в нем карийцы – народ, происходящий от минойцев. Тогда, в 1000-х годах до н. э., воины из Афин и окрестностей захватили те места. К 600 году до н. э. новый Милет сделался своего рода древним Нью-Йорком и со всей Греции привлек бедных, работящих беженцев, искавших лучшей жизни.
За несколько веков население Милета возросло до ста тысяч человек, и город сделался средоточием великого богатства и роскоши – одним из богатейших ионийских городов и уж точно самым богатым во всем греческом мире. Милетские рыбаки ловили в Эгейском море окуня, барабульку и моллюсков. Плодородные почвы родили зерновые и фиги – единственные известные грекам плоды, которые можно было хранить сколько угодно, а в садах произрастали оливы – и в пищу, и на отжим: оливковое масло для древних греков было не только едой, но и мылом, и топливом. Более того, доступ к морю сделал Милет важным торговым центром. Кудель, лес, железо, серебро и другие товары свозили с десятков колоний, основанных жителями Милета аж до самого Египта, а для заморской продажи искусные ремесленники изготавливали посуду, мебель и изящные шерстяные изделия.
Но Милет был не просто перекрестком для обмена товарами – здесь обменивались и мыслями. Представители десятков разбросанных культур встречались здесь и разговаривали, да и сами милетцы много странствовали и узнавали о многих чужедальних наречиях и культурах. Вот так, покуда жители города спорили о ценах на соленую рыбу, встречались традиции, сталкивались суеверия, и возникала открытость к новым методам мышления, рождалась культура новаций, но в особенности, что важнее всего, – желание ставить под сомнение привычную мудрость. Кроме того, богатство Милета обеспечило некоторым его жителям досуги, а досуги порождают свободу уделять время размышлениям о вопросах нашего существования. Такое стечение многих благоприятных обстоятельств сделало Милет великосветским космополитическим раем и центром интеллектуальных усилий, и возникло идеальное стечение всех мыслимых обстоятельств, необходимых для революции мысли.
В таком благоденствии – сначала в самом Милете, а потом и в Ионии в целом – сложилась группа мыслителей, начавших сомневаться в религиозных и мифологических объяснениях природы, передававшихся тысячелетиями из поколения в поколение. Эти люди стали Коперниками и Галилеями своего времени, отцами и философии, и науки.
Первым из них, по мнению Аристотеля, был человек по имени Фалес, родившийся около 624 года до н. э. Многие греческие философы, насколько нам известно, жили в бедности. Разумеется, если бы древние времена хоть чем-то походили на наши, даже знаменитый философ жил бы в большем достатке, найдя работу получше – торгуя оливками у дороги, к примеру. Однако, исходя из писаного о Фалесе, он был исключением: ушлый богатый торговец, он вполне обеспечивал себя и свои досуги, которые посвящал размышлениям. Говорят, однажды он сделал состояние, монополизировав отжим масла и взявшись драть с людей запредельные деньги на этот продукт – сам себе ОПЕК, ни дать, ни взять. А еще он, похоже, был плотно втянут в городскую политику, а милетского тирана Фрасибула близко знал лично.
Фалес тратил свое состояние на путешествия. В Египте он обнаружил, что, хотя египтяне знали на практике, как строить пирамиды, им не хватало понимания, как измерить их высоту. Как мы уже поняли, тем не менее, они разработали новый набор математических правил, применявшихся для определения площадей земли и дальнейшего исчисления налогов. Фалес приспособил эти египетские подходы к геометрии для расчета высоты пирамид, а также показал, как, применяя эти расчеты, можно определить путь кораблей на море. Это принесло ему в Египте немалую славу.
Вернувшись в Грецию, Фалес привез с собой египетскую математику и подарил ей греческое имя. Однако в руках Фалеса геометрия стала не просто инструментом измерений и расчетов – она превратилась в собрание теорем, связанных друг с другом логическим рассуждением. Он первым доказал геометрические истины[122], а не просто констатировал те или иные состоятельные наблюдения; великий геометр Евклид позднее включил некоторые теоремы Фалеса в свои «Начала». И все же, какими бы впечатляющими ни были математические прозрения Фалеса, его подлинная заявка на величие – в подходе к объяснению явлений физического мира.
Природа, с точки зрения Фалеса, – не предмет мифологии, она живет по принципам науки, с помощью которых можно объяснять и предсказывать все явления, которые прежде полагали вмешательством свыше. Считается, что он первым понял причину затмений – и первым из греков выдвинул гипотезу, что луна светит отраженным светом солнца.
Даже заблуждаясь, Фалес являл замечательную самобытность мышления. Взять, к примеру, его объяснение землетрясений. Во времена Фалеса думали, будто они возникают, когда бог Посейдон раздражается и ударяет в землю своим трезубцем. Мнение Фалеса казалось его современникам странным – он считал, что землетрясения никак с богами не связаны. Его объяснение не совпадает с теми, которые дают мои коллеги-сейсмологи в Калтехе: он полагал, что мир есть полусфера, плавающая в беспредельном водном пространстве, и потому землетрясения возникают от плеска воды. Тем не менее взгляд Фалеса революционен по своим последствиям: милетец попытался истолковать землетрясения как следствие природного процесса и применил эмпирические и логические доводы в поддержку своей гипотезы. Вероятно, важнее всего в этом способность Фалеса сосредоточиться в первую очередь на вопросе, почему вообще возникают землетрясения.
В 1903 году поэт Райнер Мария Рильке дал одному студенту совет, и к науке он применим так же, как и к поэзии: «Имейте терпение, памятуя о том, что в Вашем сердце еще не все решено, и полюбите даже Ваши сомнения»[123]. Величайший навык в науке (а также, зачастую, и в бизнесе) – способность задать точный вопрос, и Фалес практически изобрел сам подход задавания научных вопросов. Куда бы ни упал его взгляд, включая небеса, Фалес видел явления, нуждавшиеся в объяснении, и чутье подсказывало ему, что о явлениях надо размышлять, и это рано или поздно прольет свет на фундаментальные силы и законы природы. Он задавался вопросами не только о землетрясениях, но и о размерах и форме Земли, датах солнцестояний и связи Земли с Солнцем и Луной – эти же вопросы две тысячи лет спустя привели Исаака Ньютона к великому открытию силы тяготения и законов движения.
Воздавая должное этому радикальному разрыву с прошлым, совершенному Фалесом, Аристотель именовал Фалеса и позднейших ионийских мыслителей первыми физикои, или физиками – к этой общности с гордостью отношусь и я сам, к ней же причислял себя и Аристотель. Понятие же происходит от греческого «физис», что означает «природа», этим словом Аристотель решил обозначать тех, кто искал явлениям естественные объяснения – в отличие от теологои, или теологов, склонных к сверхъестественным объяснениям.
К членам другой радикальной группы мыслителей Аристотель питал меньше восторгов – те для описания природы применяли математику. Это нововведение принадлежит мыслителю из поколения, следовавшего за Фалесом, и жил он неподалеку, на эгейском острове Самос.
Кое-кто из нас, чтобы разбираться с тем, как работает Вселенная, ходит на работу. Есть и такие, кто даже алгебру не освоил. Во дни Фалеса люди из первой категории одновременно относились и ко второй: алгебра, какой ее знаем мы, да и большая часть математики еще не были изобретены.
Для современного ученого понимание природы без применения уравнений равносильно попытке понять чувства вашего спутника жизни по двум словам: «Все нормально». Математика – словарь науки, метод изложения теорий. Мы, ученые, может, не всегда ловки в речах, когда дело доходит до мыслей о личном, зато навострились излагать свои теории при помощи математики. Язык математики позволяет науке погружаться в теорию с большей глубиной и точностью, нежели бытовой язык, поскольку в математическом языке есть встроенные правила рассуждения и логики, помогающие расширить описываемый смысл, раскрыть его и озвучить подчас неожиданными способами.
Поэты отображают свои наблюдения посредством языка, физики – с помощью математики. Поэт дописывает стихотворение, и на этом его труд завершен. А вот когда физик излагает математическое «стихотворение», его работа лишь начинается. Применяя правила и теоремы математики, физик обязан извлечь из своей поэзии новые уроки природы, каких и сам не представлял, когда составлял «стихотворение». Мысли в уравнениях не только воплощаются – уравнения дают увидеть следствия мыслей, но добыть их может лишь тот, кому достанет умения и настойчивости. То есть язык математики упрощает выражение физических принципов, проявляет взаимоотношения между ними и направляет человеческие рассуждения о них.
Однако в начале VI века до н. э. этого никто не знал. Люди еще не догадались, что математика может помочь нам понять жизнь природы. Первым подсказал нам, что математику можно применять как язык научных идей, Пифагор (ок. 570 – ок. 490 до н. э.), отец греческой математики, изобретатель понятия «философия», проклятие учеников средних школ по всему миру, которым приходится отвлечься от общения в телефоне и разобраться, что означает a2 + b2 = c2.
Имя Пифагора[124] в древние времена ассоциировалось не только с гением, но было окружено еще и магическим и религиозным ореолом. На него смотрели как на Эйнштейна, если б тот был не только физиком, но еще и Папой Римским. О жизни Пифагора нам многое известно от позднейших авторов – и из нескольких биографий. К первым столетиям после Христа сказания о Пифагоре сделались сомнительными и подпорченными низменными религиозными и политическими мотивами, из-за которых писавшие о нем авторы исказили Пифагоровы представления и преувеличили его место в истории.
Но одно, похоже, все-таки правда: Пифагор вырос на Самосе, через залив от Милета. Все его древние биографы сходятся и в том, что где-то между восемнадцатью и двадцатью годами Пифагор навещал Фалеса, который к тому времени был очень стар и при смерти. Осознавая, что гениальность его изрядно поблекла, Фалес, говорят, извинился за слабость ума. Однако, что бы там Фалес ни рассказал Пифагору, тот покинул милетца потрясенный. Многие годы спустя его заставали время от времени дома одного, за пением славословий своему покойному учителю.
Подобно Фалесу, Пифагор много странствовал, возможно – в Египет, Вавилон и Финикию. Он покинул Самос в сорок лет, сочтя жизнь на острове под властью деспота Поликрата невыносимой, и поселился в Кротоне, что на территории современной южной Италии. Там он привлек множество последователей. И там же, похоже, его постигло озарение о математическом порядке физического мира.
Никто не знает, как именно возник язык, но я себе всегда представлял некоего пещерного человека – вот он ушиб палец и нечаянно вскрикнул «ай!», а кто-то рядом подумал: «Какой свежий способ выражать чувства!», – и вскоре все уже разговаривали. Зарождение языка науки тоже покрыто тайной, однако о нем мы знаем хотя бы из легенд.
По легенде, Пифагор, проходя однажды мимо кузни, услышал, как звенят молоты кузнецов, и заметил, что есть у тонов звона разных молотов, бивших по металлу, некоторый упорядоченный рисунок. Пифагор вбежал в кузню и принялся сам пробовать стучать разными молотами – и заметил, что разница в тоне зависела не от силы удара и не от точной формы молота, а от размера его или, в той же мере, от веса.
Пифагор вернулся домой и продолжил экспериментировать, однако теперь не с молотами, а со струнами разной длины и натяжения. Он, как всякий греческий юнец, был обучен музыке, особенно – игре на флейте и лире. Греческие музыкальные инструменты того времени были плодом догадок, проб и чутья. Однако в своих экспериментах Пифагор вроде как открыл математический закон, которому подчиняются струнные инструменты, и его можно применять для определения точного соотношения между длиной музыкальной струны и тоном ее звучания.
Ныне мы бы описали это Пифагорово соотношение так: частота тона обратно пропорциональна длине струны. Предположим, задетая струна производит такую-то ноту. Прижмем струну посередине – и выйдет звук на октаву выше, то есть удвоенной частоты. Прижмем струну на четверти длины, и тон сделается еще на октаву выше – в четыре раза более высокой частоты по сравнению с исходной.
Пифагор действительно открыл это соотношение? Никто не знает, в какой мере легенды о Пифагоре – правда. К примеру, он, возможно, не доказывал «теорему Пифагора», доканывающую школьников, – есть предположение, что первым ее доказал кто-то из учеников Пифагора, однако сама формула уже была известна многие века. Так или иначе, подлинный вклад Пифагора – не в выводе тех или иных конкретных законов, а в развитии представления о мироздании, устроенном согласно численным соотношениям, а влиятелен Пифагор был не благодаря открытиям математических взаимосвязей в природе, а своими восторгами по их поводу. Классицист Карл Хаффмен писал: важность Пифагора – «в почестях, которые он воздал числам, в том, что он изъял их из сферы торговли и указал на связь между поведением чисел и вещей»[125].
Фалес говорил, что природа следует строгим правилам, Пифагор пошел еще дальше – он утверждал, что природа следует математическим правилам. Он проповедовал математический закон как фундаментальную истину о Вселенной. Числа, по вере Пифагора, – суть действительности.
Пифагоровы представления сильно повлияли на позднейших греческих мыслителей, в особенности на Платона, а также на ученых и философов по всей Европе. Однако из всех греческих рыцарей разума, из всех греческих ученых, веривших, что Вселенную можно постичь рациональным осмыслением, для будущего развития науки самым влиятельным оказался не Фалес, предложивший этот подход, и не Пифагор, привнесший в него математику, и даже не Платон, а, скорее, ученик Платона, позднее наставлявший Александра Великого, – Аристотель.
Аристотель (384–322 до н. э.) родился в Стагире, городке в северо-восточной Греции; отец его был личным врачом деда Александра Великого, царя Аминты III.
В юные годы Аристотель осиротел, и в семнадцать лет его отправили в Афины, учиться в Академии у Платона. Благодаря Платону слово «академия» стало означать место обучения, однако в те времена так назывался просто городской публичный сад на задворках Афин, где среди деревьев любили собираться вокруг Платона его ученики. Аристотель остался там на двадцать лет.
В 347 году до н. э. Платона не стало, и Аристотель покинул Академию, а через несколько лет стал учителем Александра. Неясно, почему царь Филипп II назначил его наставником своему сыну – у Аристотеля еще не сложилось репутации. Однако назначение в учители наследнику престола Македонии показалось Аристотелю, скорее всего, хорошей мыслью. Платили ему изрядно, достались и другие блага, когда Александр отправился завоевывать Персию и заметную часть остального мира. Но после того, как Александр принял царствование, Аристотель, в те поры почти пятидесятилетний, вернулся в Афины, где за следующие тринадцать лет создал почти все, что сделало его знаменитым. С Александром они больше не виделись.
Наука, которой учил Аристотель, – не вполне то же самое, что он выучил у Платона. Аристотель был примерным учеником Академии, но Платонова сосредоточенность на математике ему никогда не нравилась. Сам он предпочитал пристальное наблюдение за природой, а не абстрактные законы, что очень отличается и от науки Платона, и от научной практики наших дней.
Аристотель с Платоном (слева), с фрески Рафаэля
Учась в старших классах, я любил химию и физику. Видя, как увлечен я этими дисциплинами, отец как-то раз попросил меня объяснить их ему. Сам он происходил из бедной еврейской семьи, которая могла себе позволить отправить его лишь в местную религиозную школу, и отец получил образование, сосредоточенное на теориях шабата, а не науки, и поскольку дальше седьмого класса продвинуться ему не пришлось, такая задача была мне по плечу.
Я начал наши с ним занятия со слов, что физика – это, в основном, исследование одного: изменения. Мой отец задумался на миг, а затем хмыкнул. «Ничего ты об изменениях не знаешь, – сказал он. – Ты слишком юн и перемен никогда не нюхал». Я возразил, что, конечно же, я перемены переживал, но он ответил мне старым еврейским присловьем – из тех, которые либо глубокие, либо дурацкие, в зависимости от вашей терпимости к старым еврейским присловьям. «Есть перемены, – сказал он, – а есть перемены».
Я отмахнулся от этого афоризма так, как это свойственно лишь подросткам. В физике, сказал я, нет перемен и перемен, есть только ИЗМЕНЕНИЕ. Можно даже сказать, что ключевой вклад Исаака Ньютона в создание физики в том виде, в котором она известна нам, – создание единого математического подхода, с помощью которого можно описать любые изменения, какие есть в природе. Аристотелева физика, родившаяся в Афинах за две тысячи лет до Ньютона, коренится в гораздо более интуитивном и менее математическом подходе к пониманию мира, и я подумал, что отцу он будет доступнее. И вот, в надежде, что смогу найти нечто более простое в объяснении, я принялся читать об Аристотелевых представлениях о переменах. Приложив немало усилий, я узнал, что, хоть Аристотель и говорил на греческом и ни слова в своей жизни не произнес на идише, верил он, по сути, вот во что: «Есть перемены, а есть перемены».
В версии моего отца второе произнесение слова «перемены» выходило зловещим, и он имел в виду перемены той насильственной разновидности, какие он сам пережил со вторжением нацистов. Это различение между простыми, или же естественными переменами, с одной стороны, и насильственными переменами – с другой, есть то же, какое проводил и Аристотель: он верил, что все преображения, наблюдаемые в природе, можно разделить на естественные и насильственные.
В теории мира по Аристотелю естественные перемены происходили из самого предмета[126]. Иными словами, причина природных изменений неотторжима от природы или свойств предмета. Рассмотрим, к примеру, изменение, которое мы именуем движением, – перемену положения физического тела в пространстве. Аристотель верил, что все сделано из разных сочетаний четырех первоэлементов – земли, воздуха, огня и воды, и в каждом есть встроенная склонность к движению. Камни падают на землю, а дождь – в океаны потому, что, согласно Аристотелю, земля и океан – естественные места упокоения этих субстанций. Чтобы камень полетел вверх, необходимо внешнее вмешательство, а вот падая, он следует прирожденной склонности и выполняет «естественное» движение.
В современной физике не требуется никакой причины, чтобы предмет покоился или находился в равномерном прямолинейном движении – с постоянной скоростью в одном и том же направлении. Сходно и в физике Аристотеля: нет нужды объяснять, почему предметы производят естественное движение, то есть почему предметы, составленные из элементов земли и воды, падают, а из воздуха и огня – возносятся. Такой анализ отражает наблюдаемое в окружающем мире, где воздушные пузырьки в воде движутся вверх, пламя – с виду – рвется ввысь, тяжелые предметы падают, океаны и моря покоятся на земле, а над всем нависает атмосфера.
Для Аристотеля движение было одним из многих естественных процессов, подобно росту, распаду, брожению, и все они управлялись одними и теми же законами. Он рассматривал природные перемены во всем их многообразии – горение полена, старение человека, полет птицы, падение желудя – как воплощение внутреннего присущего им потенциала. Природные перемены, в Аристотелевой системе взглядов, как раз и несут нас по жизни изо дня в день. От этих перемен мы и бровью не ведем – мы принимаем их как должное.
Однако иногда естественный ход событий нарушается, и движение, или же перемена, рождена чем-то внешним. Это происходит, когда камень бросают в воздух, когда виноградные лозы вырывают из земли, а кур забивают ради мяса, или же когда вы теряете работу или континент прибирают к рукам нацисты. Такие изменения Аристотель называл «насильственными».
При насильственном изменении, согласно Аристотелю, предмет меняется или движется вопреки своей природе. Аристотель пытался понять причину таких изменений и подобрал для нее название – «сила».
Как и в Аристотелевых представлениях о естественных переменах, взгляд его на перемены насильственные хорошо согласуется с тем, что мы наблюдаем в природе: твердая материя, например, устремляется вниз сама по себе, а вот заставить ее двигаться куда угодно еще – вверх или в стороны – требует приложения сил, или усилий.
Такой анализ изменения примечателен тем, что, хотя Аристотель наблюдал те же природные явления, что и все прочие великие ученые его времени, он, в отличие от остальных, засучил рукава и запечатлел свои наблюдения неслыханно подробно и энциклопедически – наблюдения перемен и в жизнях людей, и в природе. Пытаясь разобраться, что было общего у различных видов изменений, он изучал причины несчастных случаев, политическую динамику, буйволов, перевозящих тяжелые грузы, рост зародышей цыплят, извержения вулканов, метаморфозы дельты Нила, природу солнечного света, подъем тепла, движение планет, испарение воды, пищеварение у животных со множеством желудков, плавление и горение разных субстанций. Он вскрывал самых разных зверей, иногда сильно после их срока годности, а если кому-то рядом не нравилась вонь, Аристотель лишь презрительно усмехался.
Аристотель назвал свою попытку создать систематическую опись перемен «Физикой» – и тем объявил, что наследует Фалесу. Охват его физики широк, она включает в себя и живое, и неодушевленное, а также явления небесные и земные. Ныне различными категориями изменения занимаются целые отдельные направления науки – собственно физика, астрономия, климатология, биология, эмбриология, социология и так далее. Аристотель, на самом деле, был плодовитым автором – настоящим человеком-Википедией. Среди его исследований есть детальнейшие труды, когда-либо составленные человеком, у которого никогда не диагностировали невроз навязчивых состояний. Согласно античным записям, Аристотель подарил человечеству 170 исследовательских работ, примерно треть дошла до наших дней. Среди них «Метеорология», «Метафизика», «Этика», «Политика», «Риторика», «Поэтика», «О небесах», «О творении и разрушении», «О душе», «О памяти», «О сне и бессоннице», «О сновидениях», «О предсказательстве», «Долголетие», «Юность и зрелость», «Об истории и частях животных» и так далее.
Пока его бывший ученик Александр покорял Азию, Аристотель вернулся в Афины и основал школу, которую назвал Лицеем. Там, прогуливаясь по улице или по саду, он наставлял своих учеников в постигнутом им за годы[127]. Однако, хоть и был Аристотель великолепным учителем и блистательным – и плодовитым – наблюдателем за природой, его подход к знанию сильно отличался от того, который мы сейчас называем наукой.
По словам философа Бертрана Расселла, Аристотель «первым начал писать, как преподаватель… как профессиональный учитель, а не вдохновленный пророк»[128]. Расселл говорил, что Аристотель – это Платон, «разбавленный здравым смыслом». Аристотель эту черту и впрямь высоко ценил. Как и большинство из нас. Благодаря здравому смыслу мы не отвечаем на письма добрых людей из Нигерии, обещающих нам в ответ на присланные им нынче тысячу наших долларов сто миллиардов завтра. Однако, оценивая представления Аристотеля и зная то, что нам известно в наши дни, можно сказать, что именно в приверженности Аристотеля привычным взглядам состоит величайшая разница между сегодняшним и Аристотелевым подходами к науке – и в ней же один из величайших недостатков его физики. Бытовую логику сбрасывать со счетов нельзя, и все же частенько требуется именно логика не бытовая.
Чтобы чего-то добиваться в науке, часто требуется преодолевать то, что историк Дэниэл Бурстин называл «тиранией здравого смысла»[129]. Здравый смысл, к примеру, подсказывает: если толкнуть предмет, он начнет перемещаться, затем замедлит движение и остановится. Однако, чтобы воспринять законы движения, необходимо глянуть за пределы очевидного, как это удалось Ньютону, и представить, как двигался бы предмет в теоретическом мире, где нет трения. Аналогично, чтобы понять суть механизма трения, нужно суметь прозреть фасад материального мира насквозь, «увидеть» устройство предметов как состоящих из ненаблюдаемых глазом атомов, – такое представление сформулировали Левкипп и Демокрит за век до Аристотеля, но он его не принял.
Аристотель также выказывал большую приверженность общему мнению, учреждениям и взглядам своего времени. Он писал: «То, во что все верят, – истинно»[130]. А маловерам говорил: «Разрушающий эту веру вряд ли найдет что-либо убедительнее». Живой пример доверия Аристотеля распространенным истинам – и того, как это искажало его видение, – вымученное суждение, что рабство, которое принимали и он, и большинство его сограждан, есть врожденное природное свойство физического мира. Применяя подобный довод, до странности напоминающий его труды по физике, Аристотель заявлял, что «во всех предметах, входящих в состав сложного целого, сделанного из частей… проявляется различие между управляющими и подчиненными элементами. Такая двойственность существует среди живых существ, но не в них одних; она происходит из устройства Вселенной»[131]. Из-за этой двойственности, утверждал Аристотель, есть люди по природе своей свободные, а есть такие, кто по природе – рабы.
Современных ученых и других новаторов часто представляют чудаками и оригиналами. Думаю, в этом стереотипе есть доля истины. Знавал я одного преподавателя физики, который ежедневно составлял себе обед из соусов и приправ, предложенных в столовой бесплатно. Майонез – источник жиров, кетчуп был ему растительной составляющей, соленые крекеры – углеводной. Другой мой приятель обожал мясные закуски, а хлеб терпеть не мог и в ресторанах запросто заказывал на обед сиротливую горку салями, которую потреблял с ножом и вилкой, будто отбивную.
Традиционное мышление – не лучший подход для ученого, да и для кого угодно, желающего придумать что-то новое, хоть нетрадиционные взгляды иногда стоят вам отношения окружающих. Однако мы еще не раз убедимся, что наука – естественный враг предубеждений и власти авторитетов, включая даже авторитеты внутри научного сообщества. Революционные прорывы требуют готовности воспротивиться тому, во что верят все, и заменить старые взгляды на убедительные новые. Вообще, есть одна самая заметная преграда на пути прогресса на протяжении всей истории науки и человеческой мысли в целом – чрезмерная приверженность взглядам прошлого (да и настоящего). И потому, если бы я нанимал людей на творческую работу, я бы остерегался избытка здравомыслия, а вот чудаковатости записывал бы в колонку плюсов и следил бы, чтоб на столе с соусами и приправами всегда было всего вдоволь.
Еще одно важное противоречие между подходом Аристотеля и тем, который сформировался в науке позднее: первый – качественный, второй – количественный. Современная физика, даже в простейшем школьном виде, – количественная. Ученики, изучающие физику на базовом уровне, знают, что автомобиль, движущийся со скоростью шестьдесят миль в час, ежесекундно преодолевает восемьдесят восемь футов. Они знают, что, если уронить яблоко, его скорость каждую секунду падения будет возрастать на двадцать две мили в час. Они производят математические вычисления – например, сила, с которой ваша спина воздействует на спинку кресла, когда вы в него плюхаетесь, на долю секунды может составлять тысячи фунтов. В физике Аристотеля и близко ничего такого не было. Напротив, он шумно жаловался на философов, пытавшихся превратить философию в математику[132].
Во дни Аристотеля любая попытка сделать из натурфилософии количественные исследования была, конечно, затруднена состоянием знания в древней Греции. У Аристотеля не было ни секундомера, ни часов с секундной стрелкой, не сталкивался он и с представлением событий в понятиях их точной продолжительности. Кроме того, сферы алгебры и арифметики, потребные для обращения с подобными данными, развились не больше, чем во времена Фалеса. Как мы уже говорили, знаки плюса, минуса и равенства еще не были изобретены, не существовало и системы чисел или же представления о «милях в час». Однако в XIII веке и после ученые чего-то добились в количественной физике благодаря инструментам и математике ненамного сложнее античных, и потому это не единственные препятствия науке уравнений, измерений и численных предсказаний. Важнее тут другое: Аристотеля, как и всех прочих, попросту не интересовали количественные описания.
Даже изучая движение, Аристотель анализировал его исключительно качественно. Например, представления о скорости у него были довольно смутные: «некоторые предметы движутся далее прочих за одно и то же время». В наше время это утверждение смахивает на записку из печенья с предсказаниями, но во времена Аристотеля люди считали его достаточно точным. Обладая лишь качественными представлениями о скорости они располагали туманнейшими соображениями об ускорении, то есть об изменении скорости или направления движения, а мы учим этому детей в средней школе. С учетом таких фундаментальных различий, отправься кто-нибудь на машине времени и дай Аристотелю текст по Ньютоновой физике, античному ученому он был бы понятен в той же мере, что и книга рецептов приготовления пасты в микроволновке. Он не только не смог бы понять, что Ньютон имел в виду под «силой» или «ускорением», – ему было бы на это начхать.
Аристотеля в процессе его пристальных наблюдений интересовало движение и другие разновидности перемен, происходивших с неким результатом. Он понимал движение, к примеру, не как нечто измеримое, а как явление, в чьем назначении можно было разобраться. Лошадь тянет повозку, чтобы та перемещалась по дороге; коза бродит в поисках еды; мышь убегает, чтобы ее не слопали; кролики портят крольчих, чтобы получилось больше разных кроликов.
Аристотель считал, что Вселенная – единая громадная экосистема, созданная для гармоничного существования. Во всем, на что смотрел, он видел цель. Дождь идет, потому что растениям для роста нужна влага. Растения растут, чтобы животным было что съесть. Виноградные косточки превращаются в лозы, а яйца – в кур, чтобы реализовать потенциал, заложенный в эти косточки и яйца. С незапамятных времен люди всегда приходили к понимаю мира, проецируя на него собственные переживания. И потому в Древней Греции естественнее всего было оценивать предназначение событий физического мира, нежели пытаться объяснить их математическими законами, сформулированными Пифагором и его последователями.
Мы вновь видим, до чего важна для науки постановка вопроса. Даже если бы Аристотель воспринял Пифагоров взгляд на природу как подчиняющуюся количественным законам, он все равно упустил бы главное, поскольку был попросту менее заинтересован в количественных особенностях законов, чем в том, почему предметы им следуют. Что заставляет струну музыкального инструмента или падающий камень вести себя с численно выраженным постоянством? Вот что увлекало Аристотеля, и именно в этом состоит главная разобщенность его философии и того, как занимаются наукой в наши дни: то, что Аристотель воспринимал в природе как предназначение, нынешняя наука таковым не воспринимает.
Это свойство Аристотелева образа мыслей – тяга к поиску предназначения – мощно повлияло на дальнейшее развитие человеческой мысли. Оно сблизит с Аристотелем многих христианских философов, однако затормозит научный прогресс почти на две тысячи лет, поскольку совершенно несовместимо с великими принципами науки, направляющими наши современные исследования. Когда сталкиваются два бильярдных шара, дальнейшие события определяются законами, которые предложил Ньютон, а не вселенским предначертанием.
Наука родилась от фундаментального человеческого стремления познавать наш мир и его смыслы, и потому не удивительно, что жажда предназначения, двигавшая Аристотелем, близка многим и поныне. Представление, что «у всего происходящего есть причина», может утешать стремящихся понять природную катастрофу или иную трагедию. И что, по мнению науки, Вселенной не руководит никакая судьба, может создать о науке впечатление как о холодной и бездушной.
Но есть и другой способ смотреть на это – и мне он знаком благодаря моему отцу. Когда бы мы ни касались темы предназначения, мой отец часто ссылался не на доставшийся ему удел, а на один случай, который произошел с моей матерью до их знакомства, когда ей было всего семнадцать. Нацисты заняли ее город, и один их них, по неведомым для мамы причинам, приказал нескольким десяткам евреев, включая мою маму, встать в ряд на колени в снег. После чего он прошел вдоль всего ряда, останавливаясь каждые несколько шагов и стреляя своим пленникам в голову. Будь это частью божественного или природного великого замысла, мой отец не желал бы иметь с Богом ничего общего. Такие люди, как мой отец, находят облегчение в мысли, что наши жизни, какими бы трагическими или восхитительными ни были, суть результат тех же самых безучастных законов, из-за которых взрываются звезды, и что они, хороши ли, плохи ли, – в конечном счете дар, чудо, какое различимо в безжизненных уравнениях, правящих миром.
Хотя взгляды Аристотеля преобладали в представлениях о естественном мире вплоть до Ньютонова века, за годы нашлось множество наблюдателей, усомнившихся в Аристотелевых теориях. Возьмем, к примеру, мысль о том, что все предметы, не находящиеся в своем природном движении, станут перемещаться лишь под действием внешней силы. Аристотель сам понял, что тогда встает вопрос: что движет стрелой, копьем или любым другим снарядом после начального воздействия? Его объяснение: поскольку природа «не терпит» пустоты, частицы воздуха мчатся вслед снаряду после начального воздействия и толкают его дальше. Японцы, похоже, успешно применили этот взгляд – таким манером они запихивают пассажиров в вагоны токийского метро, – однако даже сам Аристотель не очень загорелся своей теорией. Ее слабость сделалась еще очевиднее в XIV веке, когда повсеместное применение пушек показало абсурдность представления, что частицы воздуха, мчащиеся позади тяжелых пушечных ядер, толкают их по траектории.
Важно и другое: солдат, стрелявших из пушек, нимало не заботило, частицами воздуха ли приводятся в движения ядра, или же крошечными невидимыми нимфами. Интересовала их траектория движения снарядов и, особенно остро, совпадает ли конечная точка этой траектории с головами их врагов. Эта разница иллюстрирует, какова пропасть между Аристотелем и теми, кто позднее станет называть себя учеными: вопросы вроде траектории снаряда, то есть его скорости и положения в пространстве в разных временных точках движения, Аристотелю виделись несущественными. Однако, если требуется применить законы физики для предсказаний исходов событий, эти вопросы становятся ключевыми. И поэтому науки, постепенно вытеснившие Аристотелеву физику, как раз позволяют, среди прочего, рассчитывать траекторию полета ядра и предоставляют количественные подробности процессов, происходящих в мире, – описывают измеримые силы, скорости и ускорения, а не цели или философские причины этих процессов.
Аристотель знал, что физика его несовершенна. Он писал: «Мой – лишь первый шаг и потому малый, хоть и предпринят ценой многих дум и тяжким трудом. На него следует смотреть как на первый шаг и не судить строго. Вы, мои читатели или же слушатели моих лекций, если думаете, что сделал я, сколько можно по справедливости ожидать от начинателя… признаете то, чего я добился, и простите то, что я оставил довершить другим»[133]. Здесь Аристотель произносит вслух то, что чувствовало большинство гениев физики в дальнейшем. Мы считаем их, ньютонов и эйнштейнов, всезнающими, уверенными в своем видении – или даже высокомерными. Но мы еще убедимся, что они, подобно Аристотелю, многого не понимали и, как Аристотель, знали об этом.
Аристотель умер в 322 году до н. э., в шестьдесят два, судя по всему – от болезни желудка. За год до этого он вернулся в Афины, где после смерти его бывшего ученика Александра свергли про-македонское правительство. Хотя Аристотель провел двадцать лет в Академии Платона, он всегда считал себя в Афинах чужаком. Об этом городе он писал: «Что годится для гражданина, для чужака – нет; трудно остаться»[134]. Но Александр умер, и вопрос с пребыванием в Афинах встал остро: всем, связанным с Македонией, грозили возможные притеснения, и Аристотель знал, что политически мотивированная казнь Сократа создала прецедент применения цикуты как философского аргумента. Аристотель всегда был глубоким мыслителем и понял, что лучше стать беженцем, чем мучеником. Своему решению он дал возвышенное обоснование[135] – не дать афинянам погрешить «против философии», однако решение это, как и подход Аристотеля к жизни в целом, было очень практичным.
После смерти Аристотеля его взгляды из поколения в поколение передавали ученики Лицея и комментаторы его работ. Теории его, вместе с традицией обучения в целом, в Раннем Средневековье временно отошли в небытие, но вновь обрели звучание во время Позднего Средневековья – среди арабских философов, от которых о них узнали западные книжники. В несколько видоизмененном варианте его представления наконец стали официальной философией Римской Католической Церкви. Вот так все последующие девятнадцать столетий изучать природу означало изучать Аристотеля.
Мы разобрались, как наш биологический вид развил мозг для того, чтобы задавать вопросы, а также склонность их задавать, а заодно и инструментарий – письменность, математику и понятие о законах – с помощью которого можно подступаться к ответам. Благодаря грекам, научившись применять разум к рассуждению о мироздании, мы достигли берегов достославного нового мира науки. Однако то было лишь начало великого приключения-исследования, что ждало нас впереди.
Часть II
Науки
Догмы тихого прошлого несовершенны… и потому думать и действовать следует по-новому.
Авраам Линкольн, Второе ежегодное послание, 1 декабря 1862 года
Глава 6
Новый способ рассуждать
Написав две книги в соавторстве с друзьями – физиком Стивеном Хокингом и духовным наставником Дипаком Чопрой, я приобрел ценнейший жизненный опыт. Их мировоззрения настолько далеки друг от друга, что могли бы происходить из разных вселенных. Мое видение жизни более или менее такое же, как у Стивена, то есть это взгляд ученого. А вот от Дипакова отличается изрядно, и, видимо, поэтому мы назвали нашу книгу «Война мировоззрений»[136], а не «Правда чудесно, что мы во всем друг с другом согласны?»
Дипак пылко убежден в том, во что верит, и, пока мы вместе ездили, он все время пытался обратить меня в свою веру и поставить под сомнение мой подход к пониманию мира. Он называл его редукционистским, поскольку я считаю, что математические законы физики могут рано или поздно объяснить в природе всё, в том числе и человека. Как и большинство других ученых, я считаю – и уже говорил об этом, – что всё, включая, опять-таки, нас самих, состоит из атомов и элементарных частиц материи, которые воздействуют друг на друга посредством четырех фундаментальных сил природы, и, если понять, как оно все работает, можно – по крайней мере, в принципе, – объяснить все происходящее в мире. На практике, разумеется, мы не располагаем ни всеми нужными данными об окружающей среде, ни достаточно мощными компьютерами, чтобы применить фундаментальные теории к анализу явлений вроде человеческого поведения, и потому вопрос о том, управляют ли законы физики умом Дипака, остается открытым.
Я в принципе не возражал, что Дипак меня характеризует как редукциониста, однако ощетинивался, когда он говорил это вслух, потому что произносил он это таким тоном, что я чувствовал себя неловко и насупленно: можно подумать, будто человек, у которого есть душа, не может разделять моих взглядов. По чести сказать, на собраниях поклонников Дипака я иногда ощущал себя, как ортодоксальный ребе на съезде производителей свинины. Мне всегда задавали наводящие вопросы типа: «Ваши уравнения сообщают вам, что я переживаю, глядя на картины Вермеера или слушая симфонию Бетховена?» или «Если ум моей жены на самом деле и волны, и частицы одновременно, как вы объясните ее любовь ко мне?» Приходилось признавать, что ее любовь к нему я объяснить не могу. С помощью уравнений я никакую любовь объяснить не в силах. С моей точки зрения, речь вообще не об этом. Речь вот о чем: как инструмент понимания физического мира, если не нашего умозрительного опыта (во всяком случае, пока), математические уравнения достигли беспрецедентного успеха.
Пусть мы не умеем рассчитывать погоду на следующую неделю, отслеживая движения каждого атома и применяя фундаментальные принципы атомной и ядерной физики, однако есть наука метеорология, использующая сложные математические модели, и завтрашнюю погоду она предсказывает неплохо. Мы применили науку и к исследованию океана, света и электромагнетизма, свойств материалов, заболеваний и десятков других аспектов нашей повседневности так, чтобы использовать накопленное знание в блестящих практических целях, о каких всего несколько столетий назад никто и не мечтал. Сегодня – по крайней мере, среди ученых, – в действенности математического подхода к пониманию физического мира практически никто не сомневается. Однако господствующими подобные взгляды стали далеко не сразу.
Принятие современной науки как метафизической системы, основанной на видении, что природа ведет себя в соответствии с определенными закономерностями, началось с греков, но наука не добилась первого убедительного успеха в применении своих законов вплоть до XVII века. Огромен скачок от философских идей Фалеса, Пифагора и Аристотеля к взглядам Галилея и Ньютона. И все же две тысячи лет – многовато даже для такого скачка.
Первым камнем преткновения на пути принятия греческого наследия и дальнейшего строительства с опорой на него стало завоевание римлянами Греции в 146 году до н. э. и Месопотамии – в 64-м до н. э. Расцвет Рима стал началом многовекового заката интереса к философии, математике и науке даже среди грекоговорящей интеллектуальной верхушки, поскольку римляне с их практическим умом не слишком ценили эти области исследования. Замечание Цицерона[137]дивно передает презрение римлян к теоретическим изысканиям: «Греки, – говорил он, – премного почитали геометров, и, соответственно, блистательее всего у них развивалась математика. Однако мы определили предел этому искусству полезностью в измерении и счете». Так все и было: за примерно тысячу лет существования Римской республики и ее наследницы, Римской империи, римляне добились масштабных и впечатляющих инженерных успехов благодаря, разумеется, навыкам в измерениях и счете, однако, насколько нам известно, в тот период не возникло ни единого римского математика, достойного упоминания. Этот поразительный факт свидетельствует о громадном воздействии культуры на развитие математики и науки.
Хоть Рим и не обеспечил благоприятных для науки условий, после распада Западной Римской империи в 476 году н. э. все стало еще хуже. Города сжались, установилась феодальная система[138], христианство завладело Европой, и центрами интеллектуальной жизни сделались провинциальные монастыри, а чуть позднее – школы при соборах, а это значит, что образование сосредоточилось на религиозных вопросах, исследования же природы стали считаться легкомысленными и недостойными. Постепенно интеллектуальное наследие греков было для Западного мира утеряно.
К счастью для науки, в арабском мире правящий мусульманский класс, напротив, счел греческое знание ценным. Речь не о том, что в арабском мире искали знания ради него самого – такой поиск поощрялся исламской идеологией не больше, чем христианством. Однако состоятельные арабские покровители желали финансировать переводы греческих научных трудов на арабский, поскольку считали, что греческая наука – штука полезная. И, конечно же, несколько сотен лет[139] средневековые исламские ученые сами добивались замечательных успехов в прикладной оптике, астрономии, математике и медицине, обогнав европейцев, чья интеллектуальная традиция замерла без развития[140].
Тем не менее, к XIII–XIV векам[141], когда европейцы начали пробуждаться от длительной дремы, наука в исламском мире пришла в значительный упадок. Случился он, похоже, по нескольким причинам. Во-первых, консервативные религиозные силы принялись навязывать суженное понимание практической применимости, кою считали единственным приемлемым оправданием научным занятиям. Во-вторых, для процветания науке нужно процветающее общество, у которого есть возможности частного или государственного покровительства, поскольку большинство ученых не могло выживать в условиях открытого рынка. В поздние Средние века, однако, арабский мир подвергался атакам внешних сил – от Чингисхана до крестоносцев, а изнутри его раздирали междоусобицы. Ресурсы, прежде выделявшиеся на искусства и науки, теперь поглощала война – и борьба за выживание.
Еще одна причина упадка наук: школы, составившие значимую часть интеллектуальной жизни в арабском мире, не ценили своего положения. Эти школы назывались медресе и были благотворительными фондами, существовавшими на религиозные пожертвования, а основатели и попечители этих школ к наукам относились с подозрением. В результате все обучение должно было сосредоточиваться на религии и исключать философию и науку[142]. Любое преподавание этих предметов – вне школы. За неимением учреждения, поддерживавшего и объединявшего их, ученые отдалились друг от друга, что создало серьезную преграду для углубленного научного обучения и исследований[143].
Ученые не могут существовать в вакууме. Даже величайшие невероятно много получают от общения с коллегами в своей области. Недостаток контакта между исследователями в исламском мире создал неблагоприятную среду для перекрестного умственного опыления, необходимого прогрессу. Более того, без полезной здоровой критики стало непросто держать в рамках распространение теорий, которым не хватало эмпирической базы, и трудно собрать критическую массу поддержки тем ученым и философам, кто сомневался в привычных истинах.
Сопоставимое интеллектуальное удушье случилось и в Китае, другой великой цивилизации[144], которая могла бы развить современную науку прежде европейцев. Население Китая в период Высокого Средневековья (1200–1500 годы) составляло более ста миллионов человек, что примерно вдвое больше, чем в Европе того периода. Но китайская система образования, подобно той, что существовала в исламском мире, оказалась куда слабее развивавшейся в Европе – во всяком случае, в отношении науки. Ее строго контролировали и сосредоточивали на литературе и нравственном совершенствовании, а научным нововведениям и научному творчеству внимания уделяли мало. Положение дел практически не менялось, начиная с первых монархов династии Мин (1368 год) и до XX века. Как и в арабском мире, были достигнуты лишь скромные успехи в науке (в отличие от техники), и дались они не благодаря, а вопреки образовательной системе. Мыслителям, критиковавшим интеллектуальный «статус кво» и пытавшимся развить и упорядочить интеллектуальные инструменты, необходимые для поддержки жизни ума, сильно противодействовали – мешали и применению эмпирических данных для углубления познаний. Индийский[145] правящий класс, приверженный кастовому общественному устройству, тоже предпочитал стабильность в ущерб интеллектуальному совершенствованию. В результате, хоть и в арабском мире, и в Китае, и в Индии возникли великие мыслители в отдельных областях знания, однако ученых, равных тем, кто позднее сотворил на Западе современную науку, – не было.
Возрождение науки в Европе[146] началось ближе к концу XI века, когда монах-бенедиктинец Константин Африканский начал переводить древнегреческие медицинские трактаты с арабского на латынь. Как и в арабском мире, желание учить греческую мудрость произрастало из практических соображений, и первые переводы подогрели аппетит к переводу и других практических работ по медицине и астрономии. В 1085 году во время христианского похода на Испанию в руки к христианам попали целые библиотеки арабских книг, и за несколько следующих десятилетий множество их оказалось переведено, отчасти благодаря щедрому финансированию заинтересованных местных епископов.
Влиятельность новообретенных трудов трудно себе представить: вообразите, что современные археологи наткнулись на переводы табличек с древними вавилонскими текстами и обнаружили, что в них представлены научные теории куда сложнее наших. В следующие несколько столетий финансирование переводов среди светской и торговой элиты эпохи Возрождения стало символом положения в обществе. Вновь добытое знание распространилось за пределы Церкви и стало своего рода валютой, собираемой богатеями так, как нынче собирают предметы искусства, – и, разумеется, богатеи кичились своими книгами и картами, как в наши дни – скульптурами или живописными полотнами. Постепенно вновь возросшая ценность знания[147], независимого от его практической применимости, привела к почитанию научного поиска. Со временем это почитание посягнуло на церковное «владение» истиной. С истиной, открытой Писанием и церковной традицией, взялась состязаться другая – истина, открытая природой.
Но одного лишь перевода и чтения древнегреческих трудов для «научной революции» недостаточно. Развитие нового учреждения[148], университета, – вот что действительно преобразило Европу. Университеты стали движущей силой развития науки в современном нам виде, вывели Европу на передовой край науки на много веков и дали случиться величайшим научным прорывам, какие видел белый свет.
Революцию образования[149] питало укреплявшееся благоденствие и обилие профессиональных возможностей для хорошо образованной публики. Города вроде Болоньи, Парижа, Падуи и Оксфорда приобрели репутацию центров учености, студенты и наставники тянулись туда во множестве. Преподаватели начинали работу либо самостоятельно, либо под покровительством уже существовавшей школы. Постепенно из них сложились добровольные ассоциации – по образу ремесленных гильдий. Хотя ассоциации эти называли себя «университетами», поначалу то были просто объединения без земельной собственности и определенного месторасположения. Университеты в знакомом нам виде возникли несколькими десятилетиями позже: в Болонье – в 1088 году, в Париже – около 1200-го, в Падуе – около 1222-го, в Оксфорде – к 1250-му. Центром внимания в университетах стала естественная наука, а не религия, и ученые собирались в них общаться и вдохновлять друг друга[150].
Нельзя сказать, что университет средневековой Европы был райскими кущами. Например, даже в 1495 году немецкие власти сочли необходимым недвусмысленно запретить всем, имеющим отношение к университету, обливать первокурсников мочой – этого указа более не существует, однако я по-прежнему требую от своих студентов подчинения ему. Преподаватели же частенько не располагали подходящей аудиторией и вынуждены были читать лекции в доходных домах, церквях или даже борделях. Более того, педагогам обычно платили напрямую сами студенты – они могли нанимать и увольнять своих преподавателей. В Университете Болоньи бытовало еще одно причудливое отклонение от принятой в наши дни нормы: студенты штрафовали преподавателей за беспричинный пропуск занятия или опоздание – или же за неспособность ответить на трудный вопрос. А если лекция оказывалась неинтересной или ее читали слишком медленно или слишком быстро, учащиеся вопили и буянили. Агрессивные наклонности студентов настолько вышли в Лейпциге из берегов, что университету пришлось вменить правило, запрещающее швырять в преподавателей камни.
Вопреки этим практическим трудностям европейские университеты сильно поддержали научный прогресс – отчасти тем, что давали людям делиться соображениями и обсуждать их вместе. Ученые в силах выдержать отвлечения в виде вопящих студентов или даже – иногда – брошенный в них пузырь с мочой, а вот без академических семинаров, которым конца не видать, – немыслимо. Ныне большая часть научных новшеств произрастает из университетских исследований, как и должно быть, потому что именно в них вкладывается львиная доля финансирования фундаментальных разработок. Но, что исторически не менее важно, университеты были средоточием ума.
Считается, что научная революция, которая отдалила нас от аристотелизма, преобразила наши взгляды на природу и общество и создала основу того, кто мы есть ныне, началась с гелиоцентрической теории Коперника и достигла пика в Ньютоновой физике. Но такая картинка – упрощение: хоть я и применяю словосочетание «научная революция» для удобства и краткости, ученые, связанные с ней, имели крайне разнообразные цели и взгляды, а не являли собой единую команду, сознательно пытавшуюся создать новую систему мышления. Что еще важнее, изменения, описываемые как «научная революция», на самом деле происходили постепенно: грандиозный храм знания, построенный великими умами 1550–1700-х годов, и его вершина, Ньютон, не возникли из ниоткуда. Тяжкий труд закладки фундамента под эту постройку производили средневековые мыслители первых европейских университетов.
Громадная часть той работы была проделана группой математиков в Мёртонском колледже, Оксфорд, между 1325-м и 1359-м годами. Большинство людей знает, хотя бы смутно, что греки измыслили само представление о науке, а современная наука возникла во времена Галилея. Средневековой же науке почтения перепадает немного. Что печально, поскольку средневековые ученые добились удивительных результатов вопреки эпохе, в которой люди обыкновенно оценивали истинность высказывания не по эмпирическим доказательствам, а исходя из того, насколько хорошо оно вписывалось в уже существовавшую систему основанных на религии взглядах, – то есть вопреки культуре, враждебной науке в современном понимании.
Философ Джон Сёрль [Сёрл] писал об одном случае, иллюстрирующем фундаментальную разницу понятий, в которых средневековые мыслители видели мир, с нашими. Он рассказывал о готическом храме в Венеции под названием Мадонна делл’Орто (Мадонна Сада). Изначально церковь собирались назвать в честь Святого Христофора, но пока храм строили, в соседнем саду откуда ни возьмись появилась статуя Мадонны. Название изменили, поскольку решили, что статуя упала с небес, и это явление сочли чудом. В те времена никаких сомнений в сверхъестественных причинах появления статуи не возникло – как не возникло бы сомнений в обыденном объяснении в наше время. «Даже если бы эту статую сейчас нашли в садах Ватикана, – писал Сёрл, – церковное начальство не стало бы заявлять, что она свалилась с неба»[151].
Библиотека Мёртонского колледжа, Оксфорд
Как-то раз я заговорил о достижениях средневековых ученых на одной вечеринке. Сказал, что меня впечатляет их работа – с учетом культуры, в которой они жили, и тягот, с которыми сталкивались. Мы, ученые, ныне жалуемся на время, профуканное на грантовые заявки, но у нас хотя бы кабинеты отапливаются, и нам не нужно охотиться на кошек[152], чтоб было чем поужинать, когда в городе все неважно с продовольствием. Не говоря уже о том, чтобы спасаться от Черной смерти 1347 года, унесшей половину населения.
На той вечеринке было полно ученых, и потому человек, с которым я разговаривал, не отреагировал на мои рассуждения так, как большинство людей, – то есть не бросился за новым бокалом «шардоннэ», внезапно осознав, что оно закончилось. Моя собеседница, напротив, с изумлением переспросила: «Средневековые ученые? Да ладно вам. Они оперировали без наркоза. Они составляли снадобья из сока латука, цикуты и желчи дикого борова. Сам Фома Аквинский, кажется, верил в ведьм?» Тут-то она меня к стенке и приперла. Я понятия не имел обо всем этом. Но потом проверил, и она оказалась права. И все же, несмотря на ее по всей видимости энциклопедические знания определенных сторон средневековой медицинской практики, она не слыхала о более значимых начинаниях в области физики, которые по сравнению с состоянием средневекового знания в других областях показались мне совсем уж чудесными. И потому, хоть и пришлось мне признать, что к средневековому врачу, прибудь он в наш век на машине времени, я бы не пошел, в отношении прогресса, которого средневековые ученые добились в физических изысканиях, я в своей правоте не сомневался.
Так что же они насвершали, эти забытые герои физики? Для начала, из всех разновидностей изменений, обдуманных Аристотелем, они выделили одну – смену положения в пространстве, то есть движение – как самую фундаментальную. Это глубокое и точное наблюдение: большая часть наблюдаемых нами изменений зависит от конкретных веществ в составе материи – протухание мяса, испарение воды, падение листвы с деревьев. Для ученого, ищущего нечто всеобъемлющее, эти процессы не слишком показательны. Законы движения же, наоборот, – фундаментальны и распространяются на любую материю. Но вот еще почему законы движения особенны: на субмикроскопическом уровне они – причина всех наблюдаемых нами макроскопических изменений. Это оттого, что, как мы уже поняли – и как предполагали некоторые древнегреческие атомисты, – многие виды изменений, которые мы переживаем в будничной действительности, можно в конечном счете понять, анализируя законы движения, которым подчиняются базовые строительные блоки материи – атомы и молекулы.
Хотя ученые из Мёртона всеобъемлющих законов движения не открыли, чутье подсказывало им, что законы эти существуют, и они подготовили почву для открытия – тем, кто пришел на века позже. Важнее всего созданная ими зачаточная теория движения, не имевшая ничего общего с наукой, изучавшей другие виды перемен, – и ничего общего с понятием о предназначении.
Задача, которую мёртонские ученые взялись решать, простой не была: математика, потребная даже для простейшего анализа движения, ве еще оставалась примитивной. Но была и другая неувязка, и преодоление ее стало даже большей победой, чем успех силами наличной в то время математики, ибо речь не о технической преграде, а об ограничении, навязанном образом мыслей людей о мире: мёртонцы были, подобно Аристотелю, зажаты рамками мировосприятия, в котором время играло роль преимущественно качественного субъективного параметра.
Мы, воспитанные в культуре развитого мира, переживаем ход времени совсем не так, как его воспринимали жившие в ранние эпохи. Большую часть существования человечества время считалось чрезвычайно эластичной сеткой, растягивавшейся и сжимавшейся очень субъективно. Научиться воспринимать время как что-то не внутреннее, личное – трудный шаг с большими последствиями и столь же значимый прорыв в науке, каким было развитие языка или осознание, что мир можно постичь рассуждением.
К примеру, поиск закономерностей в продолжительности событий – представить, что камень, падающий с высоты в шестнадцать футов, всегда долетает до земли за одну секунду, было бы в эпоху мыслителей Мёртона революционным видением. Для начала никто понятия не имел, как измерять время хоть с какой-то точностью, а о минутах и секундах никто и не слыхивал[153]. Первые часовые механизмы, показывающие часы одинаковой продолжительности, изобрели не раньше 1330 годов. До этого световой день, сколько бы ни длился, делили на двенадцать равных интервалов, а это означало, что «час» мог быть в июне в два с лишним раза дольше, чем в декабре (в Лондоне, например, он колебался от 38 до 82 современных минут). Из того, что это никого не беспокоило, следует, что людям ничего больше приблизительной качественной оценки проходящего времени не требовалось. И поэтому само понятие скорости – расстояния, преодоленного за единицу времени, – уж точно должно было казаться диковиной.
С учетом всех препятствий, то, что ученым Мёртона удалось создать понятийное основание исследования движения, кажется чудом. И все же они сформулировали первое в мире количественное правило движения – «мёртонское»[154]: «Расстояние, пройденное телом, равномерно ускоряющимся из положения покоя, равно расстоянию, пройденному телом, движущимся то же время со скоростью, половинной от предельной у ускоряющегося тела».
Ну и формулировочка, прямо скажем. Я с ней знаком давно, однако смотрю сейчас на нее и понимаю, что пришлось дважды прочитать, что написано, чтобы понять, о чем это. И все же смутность такого выражения служит определенной цели: она показывает, насколько проще стала наука с тех пор, как ученые поняли, как применять – и изобретать, вообще говоря, – подходящую математику.
В современном математическом языке расстояние, пройденное телом, равномерно ускоряющимся из состояния покоя, можно записать как (a х t2)/2. Вторая величина, расстояние, пройденное телом, движущимся то же время со скоростью, половинной от предельной у ускоряющегося тела, есть попросту (a х t) х t/2. Таким образом, приведенная формулировка мёртонского правила, переложенная на язык математики, такова: (а х t2)/2 = (а х t) х t/2. Она не просто компактнее, но и делает истинность высказывания мгновенно очевидной – по крайней мере, для всех, кто уже немножко знает алгебру.
Если ваши дни занятий алгеброй давно позади, спросите любого шестиклассника – он или она поймут написанное. Вообще-то средний шестиклассник в наши дни знает гораздо больше математики, чем даже самый передовой ученый в XIV веке. Можно ли будет утверждать то же самое о детях XXVIII века и ученых XXI-го – интересный вопрос. До сих пор владение математикой с каждым веком постоянно прогрессировало.
Бытовой пример того, о чем гласит правило Мёртона: если вы разгоняете автомобиль постоянно, с нулевой скорости до ста миль в час, вы пройдете то же расстояние, как если бы все время ехали со скоростью пятьдесят миль в час. Смахивает на то, как меня пилит моя мама за слишком прыткое вождение, но, хоть для нас с вами мёртонское правило – простой здравый смысл, мёртонцы не могли его доказать. Тем не менее, правило произвело некоторый фурор в интеллектуальном мире того времени[155] и быстро добралось и до Франции, и до Италии, и распространилось далее по Европе. Доказательство получилось довольно скоро, по ту сторону Ла-Манша, где в Университете Парижа трудились французские коллеги мёртонских ученых. Автор доказательства – Николай Орем (1320–1382), философ и теолог, позднее дослужившийся до епископа Лизьё. Чтобы произвести это доказательство, Орему потребовалось то же, что и всем физикам за всю историю науки, вновь и вновь: изобрести новую математику.
Раз математика – язык физики, недостаток подходящей математики не дает физику выражаться или даже рассуждать на заданную тему. Быть может, сложная незнакомая математика, понадобившаяся Эйнштейну, чтобы сформулировать общую теорию относительности, однажды вдохновила его сказать одной юной школьнице: «Не тревожьтесь о ваших трудностях с математикой – уверяю вас: мои куда больше»[156]. Или же, как говорил Галилей, «книга [природы] не может быть понята, если сначала не научиться понимать язык и читать буквы, которыми она написана. Она написана на языке математики, а знаки ее – треугольники, окружности и другие геометрические фигуры, без которых понять хоть одно слово – выше человеческих сил; без этого – лишь бродить в темном лабиринте»[157].
Дабы озарить светом этот темный лабиринт, Орем изобрел разновидность диаграмм, предназначенных для представления физики мёртонского правила. И хотя сам он понимал свои диаграммы не так, как мы в наши дни, можно считать их первым геометрическим представлением физики движения – а значит, и первым графиком.
Я всегда считал странным, что люди знают изобретателя математического анализа, хотя мало кто им пользуется, но при этом мало кто знает изобретателя графиков, однако ими пользуются все. Думаю, всё здесь оттого, что в наше время понятие графика представляется очевидным. Но в средние века мысль о том, что количества можно отображать линиями и фигурами в пространстве, была поразительно свежей и революционной, а может, и чуточку чокнутой.
Покажу вам, насколько трудно добиться даже самого простого изменения в образе человеческой мысли, – вспомним историю еще одного чокнутого изобретения, решительно нематематического: самоклеящиеся бумажки «Пост-ит», те листочки бумаги с клейкой полоской многоразового использования с одной стороны, которые можно легко приделывать к разным предметам. «Пост-ит» изобрел в 1974 году Арт Фрай, инженер-химик из компании «3М». Но предположим, что их тогда не изобрели, и вот прихожу я к вам, к инвестору, сегодня с этой затеей и бумажной пачечкой-прототипом. Вы тут же поймете, что это золотая жила, и ринетесь деньги вкладывать, да?
Как ни странно, а большинство-то людей, вероятно, не ринется: Фрай представил свою задумку маркетологам в «3М», компании, известной и клеящими продуктами, и новациями, и они как-то не вдохновились и решили, что продавать этот продукт будет непросто, потому что ему придется конкурировать по ценам с бумагой для заметок, которую новинка должна была вытеснить. Чего ж они не бросились к сокровищу, которое Фрай им предложил?[158] Потому что в до-«Пост-ит»-овую эпоху сама мысль, что кому-то может понадобиться лепить клочок бумаги со слабой клеевой полоской на вещи, была за пределами человеческого воображения. И потому Артуру Фраю труднее было изменить способ человеческого мышления, нежели изобрести новый продукт. Уж если с самоклеящимися бумажками пришлось принять неравный бой, можно лишь вообразить, до чего трудно пришлось тем, кто занимался вещами куда значимее.
К счастью, Орему для доказательства самоклеящиеся бумажки не требовались. Вот как он рассуждал. Для начала разметим время вдольгоризонтальной оси, а скорость – вдоль вертикальной. Теперь предположим, что некое тело начинает движение во временно й точке «нуль» и сколько-то времени движется с постоянной скоростью. Это движение представим в виде горизонтальной прямой. Если заштриховать площадь под этой прямой, получится прямоугольник. Постоянное ускорение же выглядит как прямая под некоторым углом, потому что со временем скорость меняется. Если закрасить область под этой прямой, получится треугольник.
График, иллюстрирующий мёртонское правило
Области под этими линиями – закрашенные участки – представляют скорость, умноженную на время, а это есть расстояние, пройденное телом. Рассуждая вот так и зная, как рассчитать площади прямоугольника и треугольника, легко показать, что мёртонское правило верно.
Орем не почитаем так, как должно, потому, что издал он из своих работ немногое. Вдобавок, хоть я и объяснил, как мы интерпретировали бы его работу в наши дни, понятийный аппарат, который он применял, был и близко не таким подробным и количественным, какой применил я, и принципиально отличался от нашего современного представления о связи математики и физических количеств. Это свежее понимание возникнет из череды новых представлений о пространстве, времени, скорости и ускорении, и они – важнейший вклад великого Галилео Галилея (1564–1642).
Хоть средневековые ученые, трудившиеся в университетах в XIII–XIV веках, и продвинулись в развитии традиции рационального и эмпирического научного метода, великий взрыв европейской науки произошел не сразу. Общество и культуру Европы Позднего Средневековья сначала преобразили изобретатели и инженеры – то был период первых ласточек Возрождения, которое длилось, грубо говоря, с XIV по XVII век.
Эти новаторы раннего Возрождения создали первую цивилизацию, не влекомую преимущественно силой мышц. Водяные и ветряные колеса, новые виды механических сочленений и другие приспособления разрабатывались или совершенствовались и встраивались в деревенскую жизнь. Они питали энергией лесопилки, мукомольни и множество хитроумных инструментов. Техническая новизна их[159] с теоретической наукой была связана слабо, но она создала предпосылки для дальнейшего развития[160], принеся новые материальные богатства, которые помогли поддержать расцвет образования и грамотности, а также позволили осознать, что понимание природы может облегчить нам жизнь.
Предпринимательский дух раннего Возрождения породил одно техническое нововведение, прямо и мощно повлиявшее на дальнейшее развитие науки, да и общества в целом: печатный станок. Хотя китайцы придумали подвижной шрифт на несколько веков раньше – около 1040 года, – он был относительно непрактичен, поскольку в китайском применялись пиктограммы, а это означало, что литер должно быть много тысяч. В Европе же появление примерно в 1450 годах механических печатных станков с подвижными литерами изменило все. В 1483 году, к примеру, за подготовку набора книги печатники из Риполи просили втрое больше, чем писец – за переписывание одной книги. Однако в Риполи с готового набора могли произвести тысячу копий или даже больше, а писец – лишь одну. В результате всего за несколько десятилетий книг было напечатано больше, чем писцы в Европе смогли произвести за все предыдущие века, вместе взятые.
Печатный станок укрепил возникший средний класс и совершил переворот в обмене мыслями и сведениями по всей Европе. Знание и сведения внезапно сделались доступны куда большему числу граждан. В первые же несколько лет[161] были изданы первые математические тексты, а к 1600 году – почти тысяча. К тому же пошла новая волна восстановления античных текстов. Что не менее важно, люди со свежими замыслами внезапно обрели куда более широкую аудиторию, а те, кто, подобно ученым, жил изучением и развитием мыслей других людей, вскоре получил гораздо более прямой доступ к работам коллег.
Благодаря этим переменам в европейском обществе правящий класс оказался менее жестко ограничен и однороден, чем в исламском мире, Китае или Индии. Эти общества сделались неподатливыми и сосредоточились на консервативном мировосприятии. Европейскую элиту же, меж тем, мотало во все стороны из-за конкурирующих интересов города и деревни, церкви и государства, Папы и императоров, равно как и из-за требований новой светской интеллигенции и растущих потребительских желаний. Европейское общество развивалось[162], искусства и науки получали все больше возможностей меняться – и менялись, и в результате укреплялся и практический интерес к природе.
Интерес к природе сделался душой Возрождения – и в искусстве, и в науке. Само название эпохи означало новые начинания и в физическом существовании, и в культуре: Возрождение зародилось в Италии сразу вслед за эпидемией Черной смерти, унесшей жизни от трети до половины населения Европы, после чего движение ее замедлилось, и до северной Европы она дошла лишь в XVI веке.
В искусстве скульпторы Возрождения исследовали анатомию, а художники – геометрию, и те, и другие увлеклись созданием более точных отображений действительности на основе пристального наблюдения. Человеческие фигуры теперь изображали в естественном окружении и с анатомической точностью, а трехмерность изображениям придавали с помощью света, тени и линейной перспективы. Персонажи художников являли теперь реалистичные чувства, лица их лишились плоского, неземного качества, свойственного прежнему средневековому искусству. Музыканты Возрождения изучали акустику, архитекторы вглядывались в гармонию пропорций зданий. А ученые, увлеченные натурфилософией, которую мы ныне зовем наукой, по-новому начали относиться к сбору данных и извлечению из них выводов, отвлекшись наконец от применения чистого логического анализа, искаженного желанием подтвердить те или иные религиозные взгляды.
Леонардо да Винчи (1452–1519), вероятно, лучше всех воплощает научные и гуманистические идеалы того времени, не распознававшего четкой границы между наукой и искусствами. Ученый, инженер и изобретатель, он был еще и художником, скульптором, архитектором и музыкантом. Во всех своих начинаниях Леонардо пытался прозреть человеческий и природный миры через пристальное наблюдение. Его записки и исследования в науке и инженерном деле занимают более десяти тысяч страниц, как художник он не довольствовался простым наблюдением за позирующими моделями – он изучал анатомию и препарировал трупы. Ученые до него рассматривали природу в понятиях общих качественных черт, Леонардо же и его современники прилагали колоссальные усилия, чтобы увидеть мельчайшие точки природного промысла – и обращали меньше внимания на авторитет и Аристотеля, и Церкви.
Вот в таком интеллектуальном климате ближе к концу Возрождения и родился в 1564 году в Пизе Галилей, всего за два месяца до появления на свет другого титана – Уильяма Шекспира. Галилей был первым из семерых детей Винченцо Галилея, известного лютниста и теоретика музыки.
Винченцо происходил из почтенной семьи[163] – не в том смысле, в каком мы их себе представляем сейчас: люди, которые ездят на лисью охоту и пьют чай каждый день после обеда, а из тех, кто именем своим добивается получения заказа. Винченцо, может, хотел бы себе почтенности первого рода – он любил лютню и играл на ней, где только мог: гуляя по городу, верхом, стоя у окна, лежа в постели, но практика эта приносила ему в виде звонкой монеты немного.
Надеясь направить сына по пути благополучия, Винченцо отправил юного Галилео в Университет Пизы, учиться медицине. Однако юношу больше медицины интересовала математика, и он стал брать частные уроки по трудам Евклида и Архимеда – и даже Аристотеля. Много лет спустя он говорил друзьям, что лучше бы забросил университет и взялся за рисование и живопись. Винченцо же подталкивал его к более практическим занятиям, в соответствии с вековой отеческой теорий, что стоит пойти на некоторые компромиссы, но избежать жизни, в которой «ужин» означает «суп с конопляными семечками и говяжьи потроха».
Винченцо, узнав, что Галилео увлекся математикой, а не медициной, должно быть, счел, что сын выбрал специальность «жизнь на наследство», каким бы чахлым то ни было. Но это все едва ли имело значение. Галилео не доучился ни до чего – ни в медицине, ни в математике, ни в чем бы то ни было еще. Он бросил занятия и вступил на жизненный путь, на котором, несомненно, его ожидало безденежье, а частенько – и долги.
Оставив учебу, Галилей поначалу кормился за счет частных уроков математики. Как-то раз он прослышал о некой незначительной вакансии в Университете Болоньи. Хотя ему было двадцать три, он все равно предложил на это место себя, применив свежий подход к округлению – написал, что ему «около двадцати шести». Университет, видимо, искал сотрудника «около» чего-нибудь постарше и нанял тридцатидвухлетнего человека, еще и, вообще-то, доучившегося по специальности. И все-таки, даже через несколько веков, любого, кому отказали в найме на ученую должность, должно утешать: этот опыт у вас с Галилеем общий.
Галилео Галилей, с картины фламандского художника Юстуса Сустерманса, 1636 год
Двумя годами позже Галилей все же стал преподавателем в Пизе. Там он учил своему любимому Евклиду, а также преподавал курс по астрологии, нацеленный помочь студентам-медикам определять, когда пора делать пациенту кровопускание. Да, человек, столько сделавший для научной революции, наставлял начинающих врачей, как влияет положение Водолея на места постановки пиявок. Ныне астрология лишена всякого доверия, однако в прежние времена, пока мы еще мало что знали о законах природы, представление о том, что небесные тела влияют на наши жизни на Земле, казалось вполне разумным. В конце концов, правда же, что Солнце, да и Луна, как давно было известно, неисповедимо связаны с приливами и отливами.
Галилей составлял астрологические прогнозы и из личного интереса, и ради заработка, и брал со своих студентов по двенадцать скуди за прогноз. Если получалось пять прогнозов в год, ему удавалось удвоить свою учительскую ставку в шестьдесят скуди – ее едва хватало на жизнь. А еще его тянуло к азартным играм, а в ту пору, когда никто почти ничего не знал о математике вероятностей, Галилей стал не только первым, кто рассчитывал вероятность выигрыша, он еще и блефовал неплохо.
Ближе к тридцати, высокий, статный, светлокожий и слегка рыжеволосый Галилей людям нравился. Но его преподавательской практике в Пизе не суждено было длиться долго. Хоть в целом начальство он и чтил, но позволял себе саркастические высказывания и мог быть язвителен и к своими интеллектуальным противникам, и к университетским управленцам, если те гладили его против шерсти. В Пизе его однажды «погладили» так, что Галилей вышел из себя: университет упрямо настаивал, чтобы профессора носили академические облачения не только когда преподают, но и если просто перемещаются по городу.
Галилей, любивший писать стихи, в ответ сочинил стихотворение, посвященное университетскому начальству. Предмет сочинения – одежда, Галилей выступил против нее. По его мнению, это обман. К примеру, невеста могла бы взглянуть на своего жениха, будь он без одежды, и «Увидать, не мал ли он, иль французским хворям сдался, тот, кто так осведомлен, хошь бросай, а хошь – хватайся»[164]. Таким стихотворением парижан не умилишь. В Пизе оно тоже не понравилось, и юный Галилей опять оказался на рынке труда.
Как выяснилось, все к лучшему. Галилей вскоре получил приглашение работать близ Венеции, в Падуе, с начальным годовым заработком в 180 скуди, втрое выше его первой ставки, и позднее описывал пребывание там как лучшие восемнадцать лет своей жизни.
Ко времени переезда в Падую Галилей уже успел разочароваться в Аристотелевой физике[165]. По Аристотелю, наука состояла в наблюдении и теоретизировании. Для Галилея в этом не доставало ключевого шага – экспериментов, и в руках Галилея экспериментальная физика развилась в той же мере, в какой и теоретическая. Ученые веками ставили эксперименты, однако те в основном были направлены на иллюстрирование уже принятых взглядов. Ныне же, напротив, ученые проводят опыты ради строгой проверки своих взглядов. Эксперименты Галилея – нечто среднее. То были исследования – больше, чем просто иллюстрации, но пока все же не строгая проверка выводов.
У подхода Галилея к эксперименту есть две важнейших стороны. Во-первых, получая удивительный для себя результат[166], он его не отвергал – он сомневался в правильности своих рассуждений. Во-вторых, его эксперименты были количественными, что вполне революционно для его времени.
Эксперименты Галилея очень походили на те, которые ныне показывают в средней школе на уроках физики, хотя, конечно, его лаборатория отличалась от современной школьной: в ней не было электричества, газа, воды и прикольного оборудования – а под «прикольным оборудованием» я подразумеваю, к примеру, часы. И потому Галилею приходилось быть Макгайвером[167] XVI века – создавать сложные приборы из того, что в эпоху Возрождения могло заменить скотч и вантуз. К примеру, чтобы сделать себе секундомер, Галилей провертел дырочку в дне здоровенного ведра. Когда требовалось засечь протяженность того или иного события, он наливал в эту емкость воду, собирал вытекшее и взвешивал его – масса воды была пропорциональна продолжительности события.
Галилей применял эти «водяные часы», пытаясь разобраться с противоречивыми вопросами свободного падения – процесса, при котором предмет падает на землю под воздействием силы тяжести. Для Аристотеля свободное падение – разновидность естественного движения, которое подчиняется определенным ключевым правилам, например: «Если половинный вес проходит расстояние за данное время, двойной вес [то есть целый] пройдет это же расстояние за половину времени». Иными словами, предметы падают с постоянной скоростью, пропорциональной их весу.
Если вдуматься, это вполне соответствует здравому смыслу: камень падает быстрее древесного листка. И поскольку измерительных и записывающих инструментов под рукой еще не было, а об ускорении знали мало, Аристотелево описание свободного падения должно было казаться разумным. Но если вдуматься, оно же и противоречит здравому смыслу. Как отмечал астроном-иезуит Джованни Риччоли, даже мифологический орел, убивший Эсхила, уронив ему на голову черепаху, интуитивно понимал, что предмет, сброшенный кому-нибудь на голову, нанесет больший урон, если сбросить его откуда-нибудь повыше[168], а это значит, что предметы, падая, ускоряются. Ввиду всех этих рассуждений успела сложиться давняя традиция думать о свободном падении и так, и эдак, и различные ученые в разные века выражали свой скептицизм относительно Аристотелевой теории.
Галилей знал о высказанной критике и хотел провести личное исследование этого явления. Понимал он и то, что его водяные часы недостаточно точны для экспериментов с падающими предметами, а потому требовалось придумать процесс, протекавший медленнее, но все равно по тем же физическим принципам. Он решил измерить время, нужное гладко отполированным бронзовым шарам, чтобы скатиться по гладким мосткам, наклоненными под разными углами.
Изучать свободное падение, замеряя время качения шаров по пандусам, – все равно что покупать наряд, исходя из того, как он смотрится в интернете: нельзя исключать, что на вас он будет смотреться не так, как на роскошной модели. Однако, вопреки опасностям, подобный ход мысли есть суть мышления современных физиков. Искусство планирования хорошего эксперимента состоит преимущественно в понимании, какие стороны задачи важно сохранить, а на какие не обращать внимания – и как потом толковать полученные результаты.
В случае свободного падения гений Галилея должен был измыслить эксперимент с катящимися шарами, не позабыв о двух критериях. Первый: требовалось, чтобы процесс происходил медленнее – тогда можно успеть все измерить; второй, не менее важный: минимизировать воздействие сопротивления воздуха и трения. Хотя трение и сопротивление воздуха – часть нашего повседневного опыта, Галилей чуял, что они смущают простоту фундаментальных законов, правящих природой. Камни в естественных условиях, может, и падают быстрее перьев, но законы, стоящие за любым падением, предполагал Галилей, постановляют, что в вакууме и камень, и перышко будут падать с одной и той же скоростью. Нужно «освободиться от этих трудностей, – писал он, – и, открыв и явив эти теоремы для случая, когда отсутствует сопротивление, […] применять их [к реальному миру]… с теми ограничениями, какие покажет опыт»[169].
Для небольших углов наклона в эксперименте Галилея все происходило довольно медленно, и данные добывались без особых усилий. Он заметил, что при малых углах расстояние, пройденное шаром, всегда пропорционально квадрату времени в пути. Можно математически доказать: это значит, что шар набирает скорость равномерно, то есть равномерно ускоряется. Более того, Галилей отметил и то, что скорость падения шара не зависит от его массы.
Поразительно было другое: это утверждение оставалось верным и когда пандус наклоняли под большими углами; каким бы ни был угол наклона, расстояние, пройденное шаром, не зависело от массы шара и было пропорционально квадрату времени, потребного для качения. Если это верно для наклона в сорок, пятьдесят, шестьдесят или даже семьдесят градусов, чего б и не девяносто? И вот тут-то Галилей приводит очень современное рассуждение: он говорит, что его наблюдения за шаром, скатывающимся по наклонной плоскости, должны быть верны и для свободного падения, которое можно рассматривать как «предельный случай» наклона плоскости под прямым углом. Иными словами, он рассудил гипотетически, что, если приподнять плоскость вплоть до вертикального положения, и шар при этом фактически падал, а не катился, скорость он все равно будет набирать равномерно, а это означает, что усмотренная им для случая наклонных плоскостей закономерность распространяется и на свободное падение.
Так Галилей заместил Аристотелев закон свободного падения своим собственным. Аристотель говорил, что все тела падают со скоростью, пропорциональной их весу, но Галилей, постулируя идеальный мир, в котором фундаментальные законы природы являют себя наблюдателю, пришел к другому выводу: в отсутствие сопротивления среды – к примеру, воздуха, – все тела падают с одним и тем же постоянным ускорением.
Помимо склонности к математике Галилей тяготел и к абстрактному мышлению. И до того оно было у него развито, что ученый временами любил обдумывать что-нибудь целиком и полностью умозрительно. Не-ученые называют это фантазиями, ученые – мысленными экспериментами, по крайней мере – когда говорят о физике. Хорошо в мысленных экспериментах то, что их можно проводить целиком у себя в голове и не возиться со сборкой работающих приборов, но с их помощью проверять логические следствия тех или иных соображений. Таким манером, потопив Аристотелеву теорию свободного падения посредством практических экспериментов с наклонными плоскостями, Галилей, применив мысленный эксперимент, присоединился к обсуждению одного из предметов Аристотелевой физики, подвергшегося острейшей критике, а именно – движения снарядов.
Что движет снарядом после того, как к нему приложена начальная сила? Аристотель предположил, что его толкают частицы воздуха, устремляющиеся вслед снаряду, но даже сам он к своему объяснению относился критически, и мы в этом уже убедились.
Галилей взялся разбираться с этой темой, вообразив корабль в море: в трюме моряки играют в салки, летают бабочки, в склянке на столе плавают рыбки, из бутылки капает вода. Он «заметил», что все это происходит одинаково независимо от того, движется корабль равномерно или же покоится. Галилей заключил, что, поскольку все на корабле движется вместе с ним, движение корабля должно «запечатлеваться» на предметах у него на борту, и когда корабль начинает двигаться, его движение становится чем-то вроде подложки для всего, что на нем находится. Может ли движение снаряда быть на нем «запечатлено»? Может ли это быть силой, поддерживающей полет пушечного ядра?
Размышления Галилея привели его к глубочайшему выводу – и к еще одному разрыву с Аристотелевой физикой. Отвергнув утверждение Аристотеля о том, что снаряду для движения нужна причина – сила, Галилей заявил, что все тела, находящиеся в равномерном движении, обыкновенно продолжают двигаться равномерно и дальше, в точности как тела в покое покоятся и далее.
Под «равномерным» Галилей понимал движение по прямой и с постоянной скоростью. Положение «покоя» – попросту пример равномерного движения, в котором скорость равна нулю. Наблюдение Галилея стало называться законом инерции. Ньютон позднее видоизменил его и сделал первым законом движения.
Через несколько страниц после формулировки закона Ньютон добавляет, что открыл его Галилей – редкий случай, когда Ньютон вообще отдавал кому-нибудь должное[170].
На основании рассказанного мной о Галилее отцу, он, любивший сравнивать любого значимого человека с какой-нибудь фигурой в иудейской истории, назвал Галилея Моисеем науки. Он сказал, это потому, что Галилей вывел науку из Аристотелевой пустыни к земле обетованной. Сравнение это тем более действительно вот из-за чего: подобно Моисею, сам Галилей до обетованной земли не добрался – не выделил гравитацию как силу, не смог описать ее математически, чего пришлось ждать до Ньютона, и по-прежнему цеплялся за некоторые Аристотелевы взгляды. К примеру, Галилей верил в некое «естественное движение», которое не равномерно, однако не требует силы для того, чтобы начаться: движение вокруг центра Земли. Галилей, судя по всему, думал, что это разновидность естественного движения, позволяющего телам никуда не деваться с вращающейся планеты.
Чтобы родилась настоящая наука движения, необходимо было отринуть и эти пережитки Аристотелевой системы взглядов. По этим причинам один историк писал о Галилеевых представлениях о природе как о «невозможной амальгаме несовместимых элементов, порожденной взаимоисключающими мировоззрениями, меж которых он оказался»[171].
Вклад Галилея в физику подлинно революционен. Однако знаменит он в наши дни в основном конфликтом с Католической церковью, возникшим из-за его утверждения, противоположного взглядам Аристотеля (и Птолемея), что Земля – не центр Вселенной, а лишь обычная планета, вращающаяся, как и все остальные, вокруг Солнца. Представление о гелиоцентрической Вселенной существовало со времен Аристарха, с III века до н. э., но за современное видение можно благодарить Коперника (1473–1543).
Коперник – довольно противоречивый революционер науки, не ставивший цели критиковать метафизику своего времени; он просто разбирался с древнегреческой астрономией: ему не давало покоя, что для того, чтобы придать геоцентрической модели Вселенной[172] устойчивость, необходимо было водить множество специальных геометрических построений. Его модель, напротив, была куда точнее и проще, даже изящнее. В согласии с духом Возрождения он ценил не только научную достоверность, но и эстетичность замысла. «Думаю, в это проще верить, – писал он, – нежели вносить путаницу множеством Сфер, какие нужны, чтобы Земля оставалась в средине»[173].
Коперник сначала, в 1514 году, описал свою модель только для себя, а потом не одно десятилетие производил астрономические наблюдения в поддержку этой модели. Но, подобно Дарвину столетия спустя, он излагал свои представления в кругу близких доверенных друзей, боясь осуждения народа и Церкви. И все же Коперник ощущал опасность, а также понимал, что при должных политических маневрах реакция Церкви может быть смягчена, и когда Коперник наконец все же опубликовал свою работу, он посвятил ее Папе, с пространным объяснением, почему его взгляды – не ересь.
В конце концов труд Коперника так и остался достоянием ученых кругов: он не был опубликован вплоть до 1543 года, а к тому времени Коперник уже лежал на смертном одре – говорят, свою напечатанную книгу он увидел лишь в день смерти. Как ни удивительно, даже после издания книга ни на что не повлияла, пока позднейшие ученые, в том числе Галилей, не приняли его взглядов и не начали говорить о них.
Хотя Галилей не сам придумал, что Земля – не центр Вселенной, он привнес нечто не менее важное: применив телескоп (который собрал сам, на основе гораздо более простой модели, изобретенной незадолго до этого), он обнаружил поразительные и убедительные доказательства этой модели.
Все началось случайно. В 1597 году Галилей писал и давал лекции в Падуе о Птолемеевой системе, почти никак не показывая, что сомневается в ее состоятельности[174]. Меж тем, примерно тогда же в Голландии произошел случай, напоминающий нам о том, как важно оказаться в нужном месте (Европа) в нужное время (в частности, всего через несколько десятилетий после Коперника). Случай, который в конце концов заставил Галилея сменить точку зрения, произошел с двумя детьми, которые играли в лавке никому не известного изготовителя очков по имени Ханс Липперсгей [Липперсхэй], – они приложили друг к другу две линзы и посмотрели сквозь них на флюгер на шпиле далекой городской церквушки. Он оказался увеличенным. Галилей позднее записал, что Липперсгей глянул сквозь эти две линзы, «одну выпуклую, другую вогнутую… и увидел неожиданное; вот и [изобрел] инструмент»[175]. Он создал подзорную трубу.
Мы склонны представлять себе развитие науки как череду открытий, каждое ведет к следующему путем усилий отдельных интеллектуальных исполинов, располагающих ясным и необычным видением. Но видение великих открытий в интеллектуальной истории куда чаще замутнено, чем ясно, а своими достижениями они обязаны в большей мере друзьям и коллегам – и удаче, – нежели выходит, если судить по легендам и по признаниям самих первооткрывателей. В данном случае подзорная труба Липперсгея давала всего двух– или трехкратное увеличение, и когда Галилей несколько лет спустя, в 1609 году, впервые о ней услышал, его это не очень впечатлило. Интересно ему стало лишь потому, что его друг Паоло Сарпи, описанный историком Дж. Л. Хейлброном как «непримиримо анти-иезуитский монах-энциклопедист», усмотрел в этом приспособлении потенциал – он подумал, что, если это изобретение усовершенствовать, его можно отлично применить для военных нужд Венеции, не укрепленного стенами города, чье выживание зависело от своевременного обнаружения угрозы вражеского нападения.
Сарпи обратился за помощью к Галилею, который, среди многого всякого, что делал ради подпитки своих доходов, занимался созданием научных инструментов. Ни Сарпи, ни Галилей никакой теорией оптики не владели, однако методом проб и ошибок Галилей за несколько месяцев смог создать прибор, позволявший девятикратное увеличение. Он подарил это преисполнившемуся благоговением Венецианскому сенату в обмен на пожизненное продление свой ставки и удвоения своей тогдашней платы за труды до тысячи скуди. Галилей постепенно усовершенствовал свой телескоп до тридцатикратного увеличения, а это практический предел для телескопа такой конструкции (плоско-вогнутый визир и плоско-выпуклый объектив).
Примерно в декабре 1609 года, когда Галилей уже добился от своего телескопа двадцатикратного увеличения, он обратил его ввысь и нацелился на крупнейший объект ночного небосвода – Луну. Это наблюдение – и другие, сделанные им же, – подарило нам лучшее для того времени доказательство, что Коперник верно определил место, которое планета Земля занимает в мироздании.
Аристотель утверждал, что небеса образуют отдельное царство, из другой материи, и оно подчиняется другим законам, из-за которых все небесные тела вращаются вокруг Земли. Галилей же увидел, что Луна, «неровная, шершавая, вся в вогнутостях и выпуклостях, не отличается от лика земного, изрезанного горными цепями и глубокими долами»[176]. Луна, иными словами, не казалась телом другого «царства». Галилей увидел также, что у Юпитера есть свои луны. Факт, что луны эти обращаются вокруг Юпитера, а не вокруг Земли, противоречил космологии Аристотеля, зато поддерживал представление о том, что Земля – не центр Вселенной, а лишь одна из многих планет в ней.
Отмечу: говоря, что Галилей «увидел» что-то, я не имею в виду, что он приставил телескоп к глазу, навел его куда-то и с восторгом узрел революционно свежий набор образов, будто посмотрел показ в планетарии. Напротив, его наблюдения требовали долгих, непростых и настойчивых усилий: ему приходилось часами щуриться в несовершенное, скверно установленное (по теперешним понятиям) стекло и пытаться извлечь хоть какие-то выводы из увиденного. Глядя на Луну, к примеру, он мог «видеть» горы, лишь неделю за неделей кропотливо описывая и интерпретируя движения теней, которые эти горы отбрасывают. Более того, он видел лишь одну сотую поверхности единовременно, и для того, чтобы создать сборную карту целого, ему пришлось произвести множество дотошно скоординированных наблюдений.
Все эти трудности с телескопом показывают, что гений Галилея – не столько в совершенствовании прибора, сколько в способе его применения. К примеру, когда он замечал нечто, смахивающее, скажем, на лунную гору, он не просто доверялся тому, как это выглядит, – он изучал свет и тени и применял теорему Пифагора для оценки высоты горы. Увидев луны Юпитера, он поначалу решил, что это звезды. И лишь после многократных пристальных наблюдений и расчетов, связанных с известным движением Юпитера, он понял: положение этих «звезд» относительно Юпитера меняется так, что можно сделать вывод об их вращении вокруг Юпитера.
Сделав эти открытия, Галилей, не желая залезать на теологическое поле, признания все же пожелал. И начал посвящать немало сил изданию своих наблюдений – и пустился во все тяжкие во имя замены принятой космологии Аристотеля на гелиоцентрическую систему Коперника. Для этого он опубликовал в марте 1610 года «Звездный вестник» – брошюру, описывающую виденные им чудеса. Книга мгновенно стала бестселлером, и, хотя была всего около шестидесяти страниц (в современном формате), потрясла мир ученых: она описывала чудесные, прежде неведомые черты Луны и других планет. Вскоре слава Галилея распространилась по всей Европе, и все захотели посмотреть в телескоп.
В сентябре того же года Галилей переехал во Флоренцию – занять престижное место «главного математика Университета Пизы и философа великого герцога». Плату за работу ему сохранили прежней, но преподавать – или даже проживать в Пизе – от него не требовалось. Властитель, о котором идет речь, – Козимо II Медичи, великий герцог Тосканы, а назначение Галилея случилось не только благодаря его великим достижениям, но и благоволением династии Медичи. Он даже назвал свежеоткрытые луны Юпитера «планетами Медичи».
Вскоре после назначения Галилей сильно заболел и многие месяцы был прикован к постели. Как ни смешно, возможно, с ним приключилась «французская хворь» – сифилис, результат пристрастия к венецианским проституткам. Но, даже болея, Галилей продолжил пытаться убедить влиятельных мыслителей в состоятельности своих открытий. И к следующему году, когда он выздоровел, звезда его взошла так высоко, что его пригласили в Рим читать лекции по его изысканиям.
В Риме Галилей познакомился с кардиналом Маффео Барберини и был удостоен встречи с Папой Павлом V в Ватикане. Поездка оказалась во всех отношениях победной, Галилей вроде бы утряс все противоречия с официальным церковным мировоззрением, и никаких обид не возникло – возможно, потому, что лекции его в основном были посвящены наблюдениям, которые он произвел в телескоп, без подробностей дальнейших выводов.
Впрочем, Галилей в своих последующих политических маневрах со временем неизбежно вошел в конфликт с Ватиканом, поскольку Церковь официально признавала вариант аристотелизма, предложенный Святым Фомой Аквинским и несовместимый с наблюдениями и толкованиями Галилея; вдобавок, в отличие от своего политического предшественника Коперника, Галилей был неисправимо высокомерен, даже в разговорах с теологами о догматах Церкви. И потому в 1616 году Галилея вновь призвали в Рим – на сей раз оправдываться перед собранием высокопоставленных лиц Церкви.
Эта встреча вроде бы закончилось вничью[177]: Галилея не осудили, книг его не запретили, и ему даже позволили еще одну аудиенцию с Папой Павлом; но ему возбранили читать лекции о том, что центр Вселенной – Солнце, а не Земля, и что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. В конце концов этот запрет доставил ему грандиозные неприятности, поскольку обвинение Галилея Инквизицией, которое произошло через семнадцать лет, упирало именно на то, что церковные шишки недвусмысленно запретили Галилею учить людей коперниканству.
Но на некоторое время напряжение спало, особенно после того, как друг Галилея кардинал Барберини сделался в 1623 году Папой Урбаном VIII. В отличие от Папы Павла, Урбан в целом положительно относился к науке и в ранние годы своего папства с готовностью встречался с Галилеем.
Читать бесплатно другие книги:
