1.9: Ньютонівський світогляд

Інтро

Ще в главі 4 ми вивели пару теорем із законів наукових змін. Одна з таких теорем називається теоремою мозаїчного розколу, де прийняття двох несумісних теорій призводить до розколу мозаїки. Дуже примітний розкол стався з аристотелівсько-середньовічною мозаїкою близько 1700 року, коли теорії як декартового, так і ньютонівського світоглядів однаково задовольняли очікування аристотелістів. Протягом приблизно 40 років між 1700 і 1740 року дві несумісні набори теорій були прийняті двома дуже різними громадами. Ми висвітлили декартове світогляд, яке було прийнято на континенті, в розділі 8. У цьому розділі ми висвітлимо ньютонівське світогляд.

Ньютонівська мозаїка була вперше прийнята в Британії близько 1700 року. Континентальна Європа прийняла ньютонівську мозаїку близько 1740 року, після підтвердження нового передбачення щодо форми Землі, що сприяло ньютонівській теорії гравітації. Колись розділені декартові та ньютонівські мозаїки злилися, залишивши ньютонівський світогляд прийнятий по всій Європі приблизно до 1920 року.

Одне, що ми повинні мати на увазі, це те, що ньютонівська мозаїка 1700 року виглядала зовсім інакше, ніж ньютонівська мозаїка, скажімо, 1900 року; багато чого може статися з мозаїкою протягом двох століть. Нагадаємо, що теорії і методи мозаїки змінюють не все відразу, а скоріше поштучно. Тим не менш, ми припускаємо, що мозаїка 1700 є прикладом того ж світогляду, що і 1900, оскільки, загалом кажучи, обидві мозаїки несуть подібні основні метафізичні припущення - принципи, які слід розробити протягом цієї глави.

Тим не менш, ми все ще можемо зрозуміти та оцінити ключові елементи ньютонівської мозаїки в певний час. У нашому випадку ми збираємося надати знімок мозаїки близько 1765 року. Його ключові елементи в той час включали виявлені і природне богослов'я, природна астрологія, ньютонівська фізика і кеплерова астрономія, віталістська фізіологія, флогістон хімія, теорія преформації, Ліннейська біологія, асоціаціоністська психологія, історія, математика (включаючи обчислення), а також гіпотетико-дедуктивний метод.

Почнемо з найбільш очевидних елементів ньютонівської мозаїки — ньютонівської фізики та космології.

Ньютонівська фізика і космологія

У 1687 році Ісаак Ньютон вперше опублікував один з найбільш вивчених текстів в історії та філософії науки, Philosopiæs Naturalis Principia Mathematica, або коротко Principia. Саме в цьому тексті Ньютон вперше описав фізичні закони, які є невід'ємною частиною кожного курсу фізики першого курсу, включаючи три його закони руху, його закон всесвітнього тяжіння та закони руху планет. Звичайно, для того, щоб спільнота того часу повністю прийняла ньютонівську фізику, знадобилося б кілька десятиліть дискусій та дискусій. Тим не менш, до 1760-х років ньютонівська космологія і фізика були прийняті по всій Європі.

Як ми зробили в розділі 8, тут ми розглянемо не тільки окремі теорії ньютонівської мозаїки, але й метафізичні елементи, що лежать в основі цих теорій. Оскільки будь-який метафізичний елемент найкраще розуміється в парі з його протилежними елементами (наприклад, гіломорфізм проти механізму, плюралізм проти дуалізму тощо), ми також будемо вводити ті елементи аристотелівсько-середньовічних та декартових світоглядів, яким протистояло ньютонівський світогляд.

Нагадаємо з глави 7, що в своїй прийнятій космології Аристотеліани розділили Всесвіт на дві області — земну і небесну. Вони вважають, що в земному регіоні є чотири елементи - земля, вода, повітря і вогонь - які рухаються лінійно в напрямку або від центру Всесвіту. Небесна область, з іншого боку, складається з одного елемента - ефіру - який рухається кругово навколо центру Всесвіту. Оскільки аристотеліани вважали, що земні і небесні об'єкти поводяться по-різному, ми говоримо, що аристотеліани прийняли метафізичний принцип неоднорідності, що земні і небесні області кардинально відрізняються.

Крім того, Аристотеліани стверджували, що небесна область організована в ряд концентричних сфер — щось на зразок матрьошки, або російської матрьошки — з кожною планетою, вкладеною в сферичну оболонку. Найвіддаленішою сферою вважалася сфера зірок, яка вважалася фізичною межею Всесвіту. За словами Аристотелів, поза цією сферою немає нічого, навіть порожнього простору. Таким чином, вони також прийняли, що Всесвіт є кінцевим.

Картезіани відкинули ідею аристотелів про неоднорідність двох регіонів, а також їхнє уявлення про скінченний Всесвіт. Спочатку згадаємо один з центральних догматів декартового світогляду: головним атрибутом всієї матерії є розширення. Для картезіанців не має різниці, чи це відчутна матерія Землі чи невидима матерія зоряного вихору - вона завжди повинна бути розширеною, тобто займати простір. Оскільки вся матерія, як земна, так і небесна, є лише розширеною речовиною, однаковий набір фізичних законів застосовується в будь-якій точці Всесвіту. Тобто картезіани прийняли однорідність законів природи, що всі регіони Всесвіту підкоряються однаковим законам.

Крім того, якщо розширення є лише атрибутом матерії, тобто якщо простір не може існувати незалежно від матерії, то виникає питання: що б декартове уявити існуюче за межами будь-якої межі? Звичайно, вони ніколи не уявляли б краю всесвіту, за яким слідує порожній простір і небуття, що порушило б їхню віру в пленізм. Натомість за кожною видимою межею просто більш розширена матерія, будь то просторова матерія або питання інших планетних систем. Декарт сказав би, що Всесвіт поширюється «на невизначений термін», тобто потенційно нескінченно, тому що він міг уявити (але бути невпевненим) відсутність кордонів до краю Всесвіту і тому, що він зарезервував справжню ідею нескінченності (а не невизначеності) для Бога. Отже, ми б сказали, що картезіанці прийняли нескінченний Всесвіт, що Всесвіт не має фізичних кордонів і нескінченний у просторі.

Ось як сам Декарт уявляв собі фрагмент нашого нескінченного Всесвіту:

На малюнку зображено ряд зірок (жовтим кольором) з відповідними зоряними вихорами, а також комета (світло-блакитним кольором), що блукає від одного вихору до іншого.

А як щодо ньютонівського ставлення до розмаху законів природи і кордонів Всесвіту? Почнемо з ньютонівського погляду на межі Всесвіту. У той час як картезіани визнали, що простір є атрибутом матерії, тобто що він незамінний з матерії, ньютонійці прийняли зовсім протилежне: що простір може і існує незалежно від матерії. Для ньютонійців космос схожий на сцену, на якій будується весь матеріальний всесвіт. Але простір може існувати і без матеріального всесвіту. Ця ідея відома як концепція абсолютного простору: простір не залежить від матеріальних об'єктів; це порожня ємність, в якій відбуваються фізичні процеси.

Маючи на увазі, що ньютоніанці прийняли існування абсолютного простору, тоді залишалося можливим, з ньютонівської точки зору, щоб цей абсолютний простір існував за межами будь-якої сприйнятої межі Всесвіту. Фактично, таких кордонів навіть не існувало б у ньютонівському світогляді; простір, по суті, є гігантською порожнечею, заповненою сонячною системою після Сонячної системи. Якщо простір порожнеча, то Всесвіт повинен бути нескінченним. Тому ми говоримо, що ньютонійці прийняли метафізичну ідею нескінченного Всесвіту.

А як щодо законів природи в ньютонівському світогляді? Ньютон ввів три закони руху, а також закон всесвітнього тяжіння для опису фізичних процесів. Давайте розглянемо ці закони і подивимося, що вони припускають про однорідність або неоднорідність. Спочатку розглянемо другий закон Ньютона, який говорить:

Прискорення (а) тіла прямо пропорційно чистій силі (F), що діє на тіло, і обернено пропорційно масі (м) тіла:

Закон також часто вказується як F = ma. Щоб зрозуміти, що говорить цей закон, уявіть, що ми використовували закон для опису стріли, що запускається з лука. Ньютоніан сказав би, що прискорення стріли після запуску з лука буде залежати від маси стріли, а також сили тятиви, що штовхає стрілу.

Тепер, що було б з цією стрілкою, якби не було додаткових сил, прикладених до неї після запуску? Для ньютоніанців відповідь дає перший закон Ньютона, або закон інерції, який говорить, що:

Якщо об'єкт не відчуває чистої сили, то швидкість об'єкта постійна: він або знаходиться в стані спокою, або рухається по прямій з постійною швидкістю.

Таким чином, після запуску, але залишаючись предметом ніяких додаткових сил, стрілка буде просто продовжувати рухатися по прямій лінії через інерцію. Іншими словами, об'єкт буде залишатися в стані спокою або в постійному русі, поки на нього не діятиме якась зовнішня сила. В реальності снаряди не літають у вакуумі, крім інерції вони також схильні до сили тяжіння. Ньютон враховував падіння об'єктів силою взаємного гравітаційного тяжіння між кожною парою об'єктів. Його закон всесвітнього тяжіння стверджує, що будь-які два тіла притягуються один до одного з силою, пропорційною добутку їх мас і обернено пропорційною квадрату відстані між ними.

Будь-які два тіла притягуються один до одного з силою (F), пропорційною добутку їх мас (m ₁ і m ₂) і обернено пропорційною квадрату відстані (r) між ними:

Щоб застосувати теорію Ньютона до літаючої стріли, ньютоніан повинен знати відстань між стрілкою та центром Землі, а також маси стріли та Землі. Знаючи ці два значення, вони могли б обчислити, яка сила тяжіння між стрілкою і Землею. Хоча гравітація є силою взаємного тяжіння, сила, що тягне Землю до стрілки, невимовно крихітна порівняно з силою, що тягне стрілу до Землі. Це тому, що маса Землі значно більша, ніж у стріли.

Нарешті, у нас є третій закон Ньютона, який говорить, що:

Якщо одне тіло чинить силу на друге тіло, то останнє одночасно чинить силу на перше, а дві сили рівні і протилежні.

Іншими словами, третій закон - це закон рівних і протилежних реакцій. Отже, кожен раз, коли об'єкт взаємодіє з іншим об'єктом - або зіткнувшись з ним, або надаючи на нього якусь привабливу силу - інший об'єкт буде відчувати ту ж силу, але в зворотному напрямку. Таким чином, коли тятива надає свою пропульсивну силу на стрілу, стріла надає рівну і протилежну силу на тятиву.

Два основні фактори, які ньютоніан повинен розглянути, визначаючи траєкторію літаючої стріли, - це інерція та гравітація. Якби стріла була запущена під кутом сорока п'яти градусів, ньютоніан пояснив би рух стріли вперед і вгору, після виходу з лука, як за рахунок своєї інерції. Вони б пояснили той факт, що стрілка не рухається по прямій лінії під кутом сорока п'яти градусів до землі як внаслідок дії сили тяжіння, яка згинає траєкторію стріли, тягнучи її до поверхні Землі. Отриманий рух був би обумовлений як інерцією, так і гравітаційною силою. Кут підйому зменшувався б і перетворився б в кут спуску, а траєкторія стрілки була б параболою.

У розумовому експерименті у своєму трактаті про Систему Світу Ньютон уявляв, що у нього є фантастично потужна гармата, на вершині уявної гори настільки висока, що сила опору повітря на гарматному ядрі була б незначною. Якби він вистрілив гарматне ядро з цієї супер гармати, воно кинеться вперед через інерцію, але також впаде до Землі через силу тяжіння, врешті-решт врізавшись у поверхню Землі. Чим швидше гарматне ядро покинуло ствол гармати, тим далі воно подорожувало, перш ніж врізатися на Землю. Ньютон зрозумів, що якби гарматне ядро стріляли досить швидко, його падіння через силу тяжіння буде з тією ж швидкістю, що і Земля вигнута під ним. Замість того, щоб врізатися на Землю, вона продовжувала б кружляти земну кулю назавжди, так само, як Місяць кружляє Землю на своїй орбіті. Орбітальний шлях, яким він слідував би, був би круглим або, загалом, еліптичним; овальна форма з поза центром Землі. Якби гарматне ядро стріляло швидше, ніж певна критична швидкість, яка називається швидкістю втечі, ньютоніан міг обчислити, що він повністю втече від гравітаційного тяги Землі, кидаючись у космічний простір, ніколи не повернеться.

Висновок, який ми можемо зробити з цих прикладів, полягає в тому, що ті самі закони, які керують снарядом тут, на Землі, також повинні керувати снарядом на небі, а також рухом планет і зірок. Іншими словами, ньютонійці визнали, що в земних областях Всесвіту застосовуються ті ж закони природи, що і в небесних. З цієї причини вони відмовилися від відмінності між двома регіонами, які характеризували аристотелівсько-середньовічний світогляд, і замість цього прийняли принцип однорідності законів природи. Тобто, крім ідеї нескінченного Всесвіту, вони також прийняли, що всі регіони Всесвіту підкоряються однаковим законам.

До цього моменту в главі, сподіваємось, очевидно, що основні припущення ньютонівського світогляду значно відрізняються від тих, що мають аристотелівсько-середньовічний світогляд. Також може здатися, що ньютоніанці поділилися багатьма припущеннями з картезіанцями - що вони і зробили. Але конкуруючі декартові і ньютонівські спільноти також побачили різкі контрасти в основних характеристиках своїх світоглядів. У деякому роді картезіани ділилися більше з аристотеліанами, ніж ньютонійцями.

Розглянемо ідею абсолютного простору. Ні аристотеліани, ні картезіани ніколи не приймуть подібну ідею, бо вона суперечила деяким основним припущенням їхніх світоглядів. Спочатку нагадаємо закон Арістотеля насильницького руху: якщо сила (F) більше опору (R), то об'єкт буде рухатися зі швидкістю (V), пропорційною F/R; якщо опір (R) більше сили (F), то об'єкт залишиться поставленим. Згідно з цим законом, якщо рухомий об'єкт не відчуває опору, формула закликає нас розділити на 0, залишаючи об'єкт з нескінченною швидкістю. Важко уявити, як буде виглядати нескінченна швидкість в реальному світі, але ми можемо уявити це як щось на кшталт миттєвої телепортації або перебування в двох або більше місцях одночасно. Аристотеліани визнали абсурдність нескінченної швидкості, а відповідно заперечувати її можна було навіть в першу чергу. З неможливості нескінченної швидкості випливало, що певний опір завжди необхідний при будь-якому русі. Для наших цілей це означає, що для аристотелів Всесвіт завжди наповнений чимось, що створює опір. Таким чином, неявною в аристотелівсько-середньовічному світогляді була ідея пленізму, що не може бути порожнього простору, тобто місця, позбавленого матерії.

Картезіани, як відомо з глави 8, також прийняли пленізм, хоча виправдовували його зовсім по-іншому. Оскільки розширення, на думку картезіанців, є головним атрибутом матерії, і оскільки жоден атрибут не може існувати без речовини, розширення теж не може існувати самостійно. Розширення, на думку картезіанцев, завжди прикріплюється до чогось розширеного, тобто до матеріальних речей. Таким чином, немає місця без матерії. Ідея пленізму була одним з істотних метафізичних припущень декартового світогляду.

На відміну від цього, ньютонійці відкинули пленізм. Нагадаємо, що в Principia Ньютон ввів і відстоював ідею абсолютного простору — уявлення про простір як незалежний від матеріальних об'єктів. Це має на увазі вакуїзм, який досить просто, повна протилежність пленізму. Це говорить про те, що може бути простір, абсолютно позбавлений матерії, або що може бути вакуум.

Тим не менш, чому Ньютон міг спочатку представити ідею абсолютного простору? Наша історична гіпотеза полягає в тому, що в той час, коли Ньютон писав Principia, вчені по всій Європі проводили експерименти, які, здавалося, припускали існування вакууму. До них входили барометричні експерименти, проведені Євангелістою Торрічеллі і Блезом Паскалем. Оскільки ідея вакуїзму суперечила прийнятій тоді аристотелівсько-середньовічній ідеї пленізму, її можна було лише, у кращому випадку, розглядати як переслідувану в той час теорію. Ньютон, однак, здавалося, серйозно сприйняв результати цих експериментів і розробив фізичну теорію, яка могла б враховувати можливість або навіть актуальність порожнього простору.

Зупинимося на одному такому експерименті докладніше: магдебурзьких півкуль. Після барометричних експериментів Торрічеллі і Паскаля Отто фон Геріке, мер німецького містечка Магдебург, винайшов пристрій, який міг викачувати повітря з закритого простору, ефективно, стверджував він, створюючи вакуум. Пристрій фон Геріке складався з двох напівсферичних оболонок або півсфер, які при розміщенні разом і спорожненні повітря залишатимуться герметичними як вакуумом всередині, так і тиском повітря без. Настільки потужним був вакуум всередині герметичних півкуль, що, як повідомляється, два комплекти коней не могли розірвати пристрій. Якби Всесвіт був пленумом, було б неможливо створити вакуум всередині пристрою, і коні могли б легко змістити половинки в різні боки. Так як це було не так, здавалося, що відкачування повітря з пристрою залишало всередині нього вакуум. Тиск, що чиниться повітрям поза двома половинами пристрою, не врівноважувався тиском будь-якої матерії всередині пристрою, що робить півкулі надзвичайно важкими для розведення.

Саме через експерименти, подібні до експериментів фон Геріке, Ньютон, здається, був натхненний базувати свою фізику на ідеї абсолютного простору. Фактично, він побудував свою теорію на новому припущенні, що простір не є атрибутом матерії, а, скоріше, незалежною порожнечею або вмістилищем, яка може, але не потребує, утримувати будь-яку матерію. Крім того, це причина того, що вакуїзм був важливим елементом ньютонівського світогляду.

Є й інші важливі метафізичні елементи, які відокремлюють декартове світогляд від ньютонівського. Нагадаємо, що картезіани прийняли принцип дії контактним шляхом — при якому матеріальні частинки можуть взаємодіяти лише шляхом зіткнення один з одним. Також нагадаємо, що перший закон руху Декарта - про те, що кожне матеріальне тіло підтримує свій стан руху або спокою, якщо зіткнення з іншим тілом не змінює цей стан, випливає з дії контакту. Ньютон, так само, мав перший закон руху. У першому законі Ньютона, що формулюється більше відповідно до першого закону Декарта, говорить про те, що кожне матеріальне тіло зберігає свій стан руху або спокою, якщо тільки воно не змусить змінити свій стан певною силою. Ключова відмінність двох перших законів полягає в тому, що ньютонівський світогляд дозволяє змінам бути наслідком впливу сил, тоді як в декартовому світогляді зміни можуть бути наслідком лише фактичного контакту матеріальних тіл. Найяскравішим прикладом сили є, ймовірно, сила тяжіння. Цілком можливо в ньютонівському світогляді два об'єкти, такі як Місяць і Земля, гравітаційно притягуються один до одного без будь-яких посередницьких об'єктів, як біти матерії вихору. По суті, це означає, що замість дії контактом ньютонійці прийняли принцип дії на відстані — матеріальні об'єкти можуть впливати один на одного на відстані через порожній простір.

Існує важливе уточнення щодо дії на відстані. Прийняття можливості дії на відстані не вимагає, щоб всі об'єкти взаємодіяли на відстані. Наприклад, були ньютоніан спостерігати за футболом (або футболом, якщо це те, що ви думаєте, що вид спорту називається) гравець дриблінг м'яч вниз по полю своїми ногами, вони не припускали, що існує якась безконтактна сила, що тримає м'яч з рухомим гравцем. Швидше за все, вони пояснили б, що м'яч рухається ногами гравця, контактуючи з м'ячем і штовхаючи його вниз по полю. Ньютонійці продовжували визнати, що багато об'єктів взаємодіють контактом. Але вони також прийняли ідею, що предмети можуть впливати один на одного через порожній простір силами.

Окрім контактних дій, ми також знаємо, що картезіани прийняли принцип механізму — що всі матеріальні об'єкти - це розширені речовини, що складаються з шматочків взаємодіючої речовини. Отже, для картезіанців усі уявні випадки дії на відстані, такі як обертання Місяця навколо Землі або Землі навколо Сонця, насправді повинні бути результатом зіткнення частинок - матерії земних і сонячних вихорів, у цих випадках. Ефективно відсутність сил в декартовому світогляді, і той факт, що джерело всього руху є зовнішнім по відношенню до якогось конкретного шматочка матерії, тобто викликане його зіткненням з іншим шматочком матерії, означають, що вся матерія інертна. Іншими словами, матеріальні речі не мають ніякої здатності впливати на інші речі, фактично не торкаючись їх.

Ньютонці задумали матерію по-новому. Хоча декартова механічна речовина була інертною, ньютонівська матерія була активною та динамічною. Він не тільки займав простір і підтримував свій стан спокою або руху, якщо не змушений змінювати його зовнішньою силою, він також мав активну здатність чинити силу на інші тіла здалеку. Закон гравітації Ньютона говорить нам, що будь-які два об'єкти гравітаційно притягуються один до одного. Ефективно ньютоніанці замінили декартову концепцію механізму динамізмом, ідеєю матерії як розширеної речовини, взаємодіючої через сили. Таким чином, вони бачили, що вся матерія не тільки займає деякий простір, тобто як розширюється, але і як має деяку активну здатність.

Ці нові ідеї насправді турбували самого Ньютона. Ньютону не сподобалося, що його теорія всесвітнього тяжіння припускала, що предмети мають загадкову, майже магічну здатність взаємодіяти здалеку. Дія на відстані та динамічна матерія були для Ньютона окультними ідеями. Математично спрацював закон гравітації, і він дозволив передбачити і пояснити широкий спектр земних і небесних явищ. Але оскільки Ньютон отримав освіту в механістичній традиції, він спочатку вважав, що правильні пояснення повинні бути механістичними, тобто повинні припускати фізичний контакт. Насправді він шукав, але в кінцевому підсумку не зміг надати, механічне пояснення гравітації. Іншими словами, здається, що сам Ньютон швидше за все прийняв механізм. Однак через його неспроможність надати таке механічне пояснення і численних успіхів його теорії ньютонівське співтовариство в кінцевому підсумку прийняло поняття сили тяжіння як діючої на відстані. Крім того, сильний підтекст того, що дія на відстані залишалася найбільш розумним поясненням руху планет, а зірки змусили ньютонівську спільноту прийняти, що матерія повинна бути динамічною.

Ми піднімаємо суперечливі перспективи Ньютона та ньютонійців, щоб підкреслити важливість розмежування індивідуальних та общинних вірувань при вивченні історії науки. З одного боку, ми можемо написати захоплюючі інтелектуальні біографії великих вчених, таких як Ньютон. Але коли ми пишемо такі історії - історії людей - ми ризикуємо спотворювати прийняті світогляди спільнот, в яких працювали ці великі особистості. У такому випадку ми торгуємо фокусом на відкриття та винаходи людей - те, що ми б назвали новоспеченими теоріями - для належної реконструкції системи переконань того часу. Якщо ми пишемо наші історії з точки зору спільноти, ми зможемо зрозуміти цих людей у їх належному контексті. Ми можемо краще усвідомити не лише те, наскільки новими були їхні ідеї, але й якою була реакція громади і в який момент, якщо коли-небудь, їх запропоновані теорії стали прийнятими. Підсумовуючи, лише відрізнивши історію індивіда від історії громади, ми можемо зрозуміти, що особисті погляди Ньютона на матерію та рух не обов'язково збігалися з поглядами ньютонійців; він, швидше за все, прийняв механізм, тоді як ньютоніанці чітко прийняли динамізм.

Динамічна концепція матерії лежить в основі більше, ніж просто космологія та фізика ньютонівської мозаїки. Ми бачимо динамізм, неявний і в теоріях інших галузей. Наприклад, ньютоніанці відкинули декартову ідею частинок штопора, щоб пояснити магнетизм, прийнявши ідею магнітної сили на його місці. У хімії ньютонійці визнали, що хімічні речовини, які, на їхню думку, існують - такі як ртуть, свинець, срібло та золото - поєднуються і реагують більш-менш ефективно через те, що вони називали хімічною спорідненістю. Хімічна спорідненість трактувалася як активна здатність, властива різним хімічним речовинам, що змусило одних поєднуватися з іншими таким чином, що мав чіткі паралелі з ньютонівською концепцією гравітації. Наприклад, після численних експериментів і спостережень вони прийшли до висновку, що ртуть буде краще поєднуватися з золотом, ніж срібло, і пояснили це з точки зору сильної хімічної спорідненості ртуті до золота. Ще в фізіології ньютоніанці позиціонували і прийняли існування життєвої сили, яка привела організми до життя.

Фізіологія

У декартовому світогляді прийняті фізіологічні теорії були механістичними. Тобто картезіани розглядали людські тіла - дійсно, всі живі організми - як складні машини взаємопов'язаних і рухомих частин. Хоча вони були невпевнені, як розум наказує тілу діяти, вони були впевнені, що всі біологічні процеси діяли механічно через фактичний контакт, подібний до годинника з різними шестернями та гвинтиками.

Реакція Ньютона на механістичну фізіологію була відома як віталізм. У перші кілька десятиліть вісімнадцятого століття медики задавалися питанням про те, які властивості необхідні для життя. Механіки, ймовірно, відповіли б, що живі організми були ретельно організовані комбінації бітів розширеної речовини, так само, як ретельно організовані шестерні, колеса і маятник годинника. Але до середини-кінця вісімнадцятого століття медичне співтовариство почало спостерігати явища, які були аномальними для механістичної фізіології. Одне спостереження стосувалося здатності тварини зберігати тепло свого тіла, навіть коли циркуляція її крові була припинена. Механіки стверджували, що тепло генерується циркулюючою кров'ю, і вони не могли дати задовільного пояснення того, чому тепло продовжувало генеруватися за відсутності цієї механічної причини. Ще одне спостереження стосувалося температури носа собаки. Було відзначено, що ніс собаки наповнений кров'ю і при цьому повинен бути теплим, як і решта її тіла, і все ж найчастіше ніс у собаки такий же холодний, як температура повітря навколо собаки. Чому температура решти тіла собаки не охолола до температури повітря навколо неї? Здавалося, що механіки не можуть дати задовільної відповіді на подібні питання. З іншого боку, віталісти стверджували, що живим істотам притаманна якась додаткова сила, яка в цьому випадку регулює тепло тіла тварини. До кінця 1700-х років віталістська фізіологія та ідея життєвої сили замінили механістичну фізіологію як прийняту фізіологічну теорію того часу. По суті, віталізм припускав, що жива матерія організована притаманною життєвою силою.

Ньютонійці розглядали життєві сили як живі принципи, відповідальні за збереження здоров'я та лікування хвороб. Лікарі, як правило, характеризували життєву силу організму двома властивостями, чутливістю та скоротливістю. Чутливість включала те, що можуть відчувати різні частини вашого тіла. Він включав як добровільні властивості, які дозволяли вам використовувати свої почуття для взаємодії з навколишнім середовищем, так і мимовільні властивості, такі як почуття голоду або підтримка почуття рівноваги. Скорочувальна здатність включала те, як рухалися різні частини вашого тіла. Іноді це було мимовільне властивість, яке забезпечувало биття вашого серця або перетравлення їжі, а іноді і добровільне майно, пов'язане з такими речами, як локомоція. По суті, віталісти визнали, що організмам бракує як чутливості, так і скоротливості при відсутності життєвої сили.

Відповідно, віталісти припустили, що хвороба і хвороба походять від пошкодження одного з цих життєво важливих властивостей. Наприклад, віталісти вважали, що правильне травлення - це скоротлива властивість, спрямована життєвою силою. Якщо людина підхопила грип, віталісти припустили, що життєва сила, що направляє правильне травлення, якось перервалася. Фактично, травна система цієї людини не буде функціонувати належним чином, про що свідчать грипоподібні симптоми, такі як блювота. Як варіант, розгляньте розумне властивість, керуючись життєвою силою, як голод або спрага. Хвороба проявляється не тільки в зміні існуючих чутливих властивостей, як втрата апетиту, але іноді і в додаванні нових, небажаних відчуттів, як свербіж або поколювання.

Лікування хвороби для віталістів полягало у введенні ліків, які активізують життєві сили організму таким чином, щоб прискорити загоєння шляхом правильного функціонування цих життєво важливих властивостей. Лікування не завжди передбачало пряму активацію одного з цих властивостей. Наприклад, лікар уникає надання ліків, які підвищують скоротливість людині, яка страждає від судом - симптом, мимовільне скорочення м'язів, пов'язане з небажаним збільшенням скорочувальної властивості.

Віталістичні уявлення про хворобу та лікування різко контрастували з уявленнями як аристотелів, так і картезіанців. Як пояснювалося в попередніх розділах, для Аристотеліанів хвороба була наслідком дисбалансу тілесних рідин або гумору. Отже, лікування передбачало перебалансування цих гуморів. Для картезіанцев ідеї хвороби і лікування залишилися багато в чому такими ж, як у аристотелів, незважаючи на те, що в декартовій фізіології гумор отримав чисто механістичну інтерпретацію. І навпаки, віталісти за часів ньютонівського світогляду не вірили, що лікування стосується механічного балансування гумору; мова йшла про відновлення життєвих сил, які допомагають підтримувати належним чином функціонуючий організм.

Так само, як і сила тяжіння, життєва сила розглядалася як властивість матеріального тіла, як щось, що не існує незалежно від тіла. Важливо, що ньютоніанці не розглядали життєву силу як окрему нематеріальну речовину. Це вірно щодо динамічного уявлення про матерію загалом: поведінка матеріальних об'єктів керується силами, притаманними самій матерії.

Хоча картезіани та ньютоніанці мали різні уявлення про матерію - механічне та динамічне відповідно - вони погодилися, що матерія та розум можуть існувати незалежно один від одного. І картезіани, і ньютоніанці прийняли дуалізм, ідею про те, що існують дві незалежні речовини: матерія і розум.

Окрім чисто матеріальних та суто духовних сутностей, обидві сторони погодяться, що існують також сутності, які є як матеріальними, так і духовними. Зокрема, картезіанці та ньютоніанці погодяться, що люди є єдиними громадянами двох світів. Однак деякі альтернативи цій точці зору були переслідувані в той час. Наприклад, деякі філософи вважали, що тварини і рослини складаються не тільки з матерії, але і розуму. Вони вірили в це, тому що бачили, що всі живі організми мають властиві організаційні принципи - розум, душі чи духи - які по суті не є матеріальними. Інші заперечували, що люди складаються з будь-якого розуму або духовної субстанції, взагалі; вони бачили людей, разом із тваринами, рослинами та скелями, як цілком матеріальні, тоді як лише ангели та Бог складалися з ментальної, духовної субстанції. Однак, хоч і переслідувалися, ці альтернативні погляди залишилися неприйнятими. Позиція, неявна в ньютонівському світогляді, полягала в тому, що тільки люди складаються як з розуму, так і з матерії.

Ця дуалістична позиція була дуже узгоджена з іншим важливим шматочком головоломки ньютонівської мозаїки - теологією. Різні ньютонівські спільноти прийняли різні теології. Тільки в Європі існувало б ряд різних мозаїк: католицький ньютоніан, православний ньютоніан, лютеранський ньютоніан, англіканський ньютонівський і т.д. проте, теології, прийняті у всіх цих мозаїках, припускали, що духовний світ може існувати незалежно від матеріального світу і що матерія і розум є окремі речовини. Отже, не дивно, що дуалізм був прийнятий у всіх цих мозаїках.

Богослов'я

Богослов'я, або вивчення Бога і відносин між Богом, людством і Всесвітом, займала важливе місце в ньютонівському світогляді. Богослови та натурфілософи були стурбовані розкриттям атрибутів Бога, а також пошуком доказів його існування. У наш час ці богословські питання вражають нас як ненаукові. Але в вісімнадцятому і дев'ятнадцятому століттях вони залишалися законними темами наукового вивчення.

Так само, як і аристотеліани та картезіани перед ними, ньютонійці визнали, що існують дві різні гілки богослов'я: розкрила богослов'я та природне богослов'я. Виявлене богослов'я стосувалося висновку про існування Бога та атрибути - що він може і не може робити - виключно з його актів самоодкровення. Найчастіше для ньютонійців виявлене богослов'я означало, що Бог відкрив знання про себе і природний світ через святий текст, як Біблія. Але одкровення відбувалося також у вигляді надприродної сутності, як святий, ангел або сам Бог, що говорить зі смертною людиною, або через справжнє диво, як лікування якоїсь невиліковної хвороби.

Це було не рідкість для природничого філософа того часу, щоб практикувати виявлену теологію. Сам Ньютон трактував багато уривків з Біблії як свідчення різних пророцтв. Наприклад, він вважав, що уривок з Книги Одкровень вказує на те, що правління католицької церкви триватиме лише 1260 років. Але він ніколи не був впевнений, в якому році насправді почалося правління католицької церкви, і тому він придумав кілька дат, щоб відзначити виконання пророцтва 1260 років. Тим не менш, віра Ньютона в це пророцтво випливає з його читання Біблії, тобто вона випливає з його практики і віри в виявлене богослов'я.

На відміну від цього, природне богослов'я було галуззю богослов'я, пов'язаної з висновком про існування Бога та атрибутів за допомогою розуму без допомоги Божих актів самоодкровення. Філософи практикували природне богослов'я, коли доводили про Бога з розумом і логікою. Онтологічний аргумент Декарта про існування Бога з глави 8 є прикладом теорії в природному богослов'ї. Інші будуть практикувати природне богослов'я, вивчаючи Бога через природний світ навколо них. У будь-якому випадку, що характеризує природне богослов'я, полягає в тому, що висновки щодо Бога, його атрибутів та творів були зроблені без жодного посилання на святий текст.

Розглянемо одну формулювання відомого аргументу з дизайну для існування Бога. Аргумент йде так. З одного боку, Всесвіт здається великою машиною, динамічною системою взаємодіючих частин. Це, в певному сенсі, аналогічно людським артефактам; це схоже на дуже складний годинник, де всі шматочки і шматочки працюють в ідеальній гармонії. З іншого боку, ми знаємо, що артефакти, включаючи машини, мають конструктора. Тому, так йде аргумент, Всесвіт також має конструктора, тобто Бога:

По суті, аргумент з дизайну передбачає аналогію між Всесвітом в цілому і людським артефактом, таким як парова машина, ртутний термометр або морський хронометр. Оскільки такі артефакти є продуктом дизайну вищої сутності (тобто людини), то, можливо, сам Всесвіт, з планетами і зірками, що рухаються на небесах, є продуктом дизайну якоїсь ще вищої сутності - Бога. Аргумент підпадає під категорію природного богослов'я, оскільки базується на певному розумінні природи, тобто ідеї про те, що Всесвіт - це динамічна система взаємодіючих частин, що діють через зіткнення і сили.

Аргумент від дизайну був далекий від досконалості. Філософ вісімнадцятого століття Девід Хьюм залишився непереконаним у цьому і вказав на деякі його основні проблеми. По-перше, Хьюм відкинув передумову про те, що існує аналогія між Всесвітом як машиною та артефактами, зробивши весь аргумент незрозумілим. Він зазначив, що причина, по якій ми стверджуємо, що артефакти мають дизайнера, полягає в тому, що ми відчули людство проектування артефактів від початкової концепції до кінцевого продукту. Але коли мова йде про всесвіт в цілому, міркував Хьюм, ми ніколи не відчували такого концептуального етапу. Тобто, ніхто ніколи не бачив, щоб всесвіт створювала всесвіт; ми просто живемо в уже діючій «машині». Отже, хоча артефакти явно мають дизайнера, це не означає, що Всесвіт має дизайнера.

По-друге, Юм зазначає, що цей аргумент на користь існування Бога нічого не говорить про те, яким є Бог. Навіть якби ми прийняли аргумент, єдиний висновок, який логічно випливав би з нього, - це те, що Всесвіт має якогось дизайнера. Важливо, що це не означає, що цей дизайнер обов'язково є всемогутнім, всезнаючим і вседоброзичливим Богом християнської релігії. У аргументі немає нічого, що перешкоджає недосконалому Богу проектувати Всесвіт або навіть кілька богів від його проектування. Прийняти недосконалого Бога, або існування декількох Богів, було б несумісним з прийнятими тоді християнськими віруваннями щодо вседосконалого Бога.

Незалежно від критики Юма, ньютонійці прийняли певну форму аргументу з дизайну існування Бога. Більш загально ньютонійці прийняли як розкрите богослов'я, або вивчення Бога через його акти самоодкровення, так і природне богослов'я, або вивчення Бога, вивчаючи створений ним Всесвіт.

Астрологія

Хоча теологія була невід'ємною частиною ньютонівської мозаїки, астрологія, вивчення небесних впливів на земні події, спіткала інша доля. Ньютонійці розуміли, що зірки і планети чинили якийсь вплив на Землю. Однак в ньютонівському світогляді астрологічні теми, які були прийняті в арістотельском світогляді, або поступово охоплювалися іншими галузями природознавства, або взагалі відкидалися.

Традиційно астрологія ділилася на дві гілки — судову астрологію і природну астрологію. Судова астрологія була галуззю астрології, що займається небесними впливами на людські справи. Наприклад, консультування з небес, щоб порадити монарха про те, коли йти на війну, або коли зачати спадкоємця, потрапляли в сферу судової астрології. Судова астрологія також може бути залучена до чогось такого невинного, як читання гороскопу, щоб вирішити, коли просити руку розчавити у шлюбі. У всіх цих прикладах було висловлено припущення, що вплив небес поширюється за межі матеріального світу на людський розум.

Іншою галуззю астрології була природна астрологія, і вона стосувалася небесних впливів на природні речі. Наприклад, позиціонування зв'язку між зростанням і заходом Місяця і відливом і потоком припливу підпало під природну астрологію. Аналогічним чином будь-яке дослідження світла і тепла, що надходять від Сонця і впливають на Землю, вважалося частиною природної астрології. Вимірювання часу та прогнозування погоди шляхом вивчення планетарних положень також стосуватимуться природної астрології. Медичні прогнози з використанням натальних гороскопів будуть однаково належати до цієї галузі.

Виникає питання: чому медичні прогнози з використанням натальних гороскопів не були частиною судової астрології; хіба вони не стосувалися небесних впливів на людей? Щоб відповісти на це питання, потрібно згадати різницю між розумом і тілом. Ви мали б право нагадати, що лікарі вимагатимуть знання небес - зокрема натального гороскопу пацієнта - для того, щоб належним чином перебалансувати гумор пацієнта. Отже, може здатися, що лікарі вивчали небесні впливи на людські справи і, отже, практикували судову астрологію. Але, точніше, лікарі просто контролювали і вносили зміни в тіло пацієнта; вони не були б стурбовані жодним небесним впливом на розум пацієнта. Медичне прогнозування не підпало під судову астрологію, оскільки медики визнали, що небесне царство може і робить вплив на матеріальний світ, приносячи гумор у рівновагу та з нього. Вони не прийняли, як стверджують судові астрологи, що небеса можуть визначити, що зазвичай визначатиметься розумом людини або ще більш потужним агентом, Богом.

Крім того, ідея судової астрології конфліктувала з християнською вірою у вільну волю. Згідно з однією з фундаментальних християнських догм, люди мають здатність діяти спонтанно і приймати рішення, які не зумовлені попередніми подіями. Це суперечить ключовій ідеї судової астрології: якщо небесні події насправді визначають дії людей, то в якому сенсі можна сказати, що люди мають вільну волю? Якщо стан людського розуму визначається положенням зірок і планет, то саме поняття про вільну волю людини стає під сумнів. Тому не дивно, що практика судової астрології вважалася єресью і тому заборонена. Таким чином, судова астрологія ніколи не була прийнятою частиною або аристотелівсько-середньовічної, декартової або ньютонівської мозаїки.

Природна астрологія, з іншого боку, була прийнятим елементом аристотелівсько-середньовічного світогляду, і багато її тем навіть зберігалися через декартові та ньютонівські світогляди. Хоча в аристотелівсько-середньовічній мозаїці природна астрологія була окремим елементом, вона перестала бути такою в декартовій та ньютонівської мозаїках; лише деякі її теми вижили і були піднесені під інші галузі, такі як астрономія, геологія, метеорологія або фізика. Були й інші теми природної астрології, які були просто відкинуті. Розглянемо наступні три питання:

Як впливають на припливи небесних об'єктів, таких як Сонце і Місяць?

Як на погоду на Землі впливають небесні явища?

Як впливає на здоров'я людини розташування небесних об'єктів?

У аристотелівсько-середньовічному світогляді всі три ці питання були прийняті як законні теми вивчення; всі вони стосувалися області природної астрології. Зокрема, аристотеліани визнали, що між Місяцем і припливами існує певний зв'язок. Вони вважали, що положення планет впливають на погоду на Землі. Наприклад, велика повінь може бути пояснена поєднанням планет у сузір'ї Водолія. Нарешті, арістотелівські медики вважали, що положення планет впливають на баланс гуморів в організмі, а значить і на здоров'я людини.

З цих трьох тем лише дві збереглися в декартовій і ньютонівській мозаїках. Таким чином, і картезіанці, і ньютонійці визнали, що положення Місяця відіграє важливу роль у відливах і відливах. Хоча вони не погодяться з тим, який фактичний механізм викликає цей приплив і приплив, всі вони визнають, що існує «небесний» вплив на припливи. Аналогічно, вони обидва погодяться, що погода на Землі може вплинути на Сонце. Однак питання небесного впливу на людське тіло було відкинуто в декартовому і ньютонівському світоглядах.

Коротше кажучи, хоча деякі традиційні теми природної астрології вижили в декартових і ньютонівських світоглядах, вони не зробили цього під етикеткою природної астрології. Замість цього вони були поглинені іншими галузями науки.

Ньютонівський метод

Як ньютоніанці оцінювали теорії, які стали б частиною їх світогляду? Якби ми поставили це питання самим ньютонійцям, особливо у вісімнадцятому столітті, їх явна відповідь відповідала б емпірично-індуктивістській методології Локка та Ньютона. Як згадувалося в розділі 3, емпірично-індуктивістська методологія передбачала, що теорія є прийнятною, якщо вона просто індуктивно узагальнює з емпіричних результатів, не постулюючи жодних гіпотетичних сутностей. Однак фактичні очікування - їх метод, а не методологія - ньютонівської спільноти були різними. Коли ми вивчаємо фактичні переходи вісімнадцятого століття в прийнятих теоріях, стає очевидним, що вчені того часу були готові прийняти теорії, які постулювали неспостережувані сутності. Нагадаємо, наприклад, теорію рідини електрики, яка постулювала існування електричної рідини, теорію преформації, яка постулювала невидимо малі гомункули в чоловічій спермі, або теорію Ньютона, яка постулювала існування абсолютного простору, абсолютного часу та сила тяжіння. Іншими словами, фактичні очікування спільноти того часу, тобто їх методи, відрізнялися від явно проголошених методологічних правил.

Так як же ньютоніанці насправді оцінювали свої теорії? Насправді так само, як і картезіанці: всі теорії в ньютонівській мозаїці повинні були задовольняти вимогам гіпотетико-дедуктивного (HD) методу, щоб бути прийнятими. Дійсно, застосування цього нового методу також повинно було слідувати третьому закону наукових змін: так само, як і у випадку з декартовою мозаїкою, метод HD був логічним наслідком деяких ключових метафізичних принципів, що лежать в основі ньютонівського світогляду. Ці метафізичні принципи були б однаковими в обох мозаїках, але вони прибули б по-різному в декартових і ньютонівських мозаїках.

У попередніх розділах ми пояснювали, як метод HD став застосовуватися в декартовій мозаїці, оскільки це випливало з їх переконання, що основним атрибутом матерії є розширення. Ньютонійці, з іншого боку, мали дещо інше розуміння матерії. Вони вірили в динамічну концепцію матерії, що матерія є розширеною речовиною, що взаємодіє через сили. Ми можемо зробити два висновки з віри Ньютона в динамічну матерію. По-перше, вторинні якості речовини, такі як смак, запах і колір, є результатом поєднання і динамічної взаємодії матеріальних частин. Оскільки ці другорядні якості були прийняті як продукти більш фундаментального внутрішнього механізму, нехай і такого, що допускає вплив сил, ньютоніанці прийняли принцип складності. По-друге, будь-яке явище може бути вироблено нескінченною кількістю різних комбінацій частинок, що взаємодіють через зіткнення і сили. Відповідно, можна для багатьох різних, однаково точних пояснень для будь-якого явища після факту. Таким чином, ньютоніанці також прийняли принцип, що пост-hoc пояснення слід недовіряти, а роман інакше несподівані прогнози слід цінувати. Якщо ці висновки здаються схожими на висновки картезіанців, які зробили з їх переконання, що матерія є продовженням, це тому, що вони є. Той факт, що ньютоніанці також прийняли сили, схоже, не вплинув на їх застосування методу HD. Відповідно до третього закону наукових змін, метод HD стає використаним, оскільки він є дедуктивним наслідком віри ньютоніанців у складність та їх недовіри до пост-hoc пояснень.

Резюме

Давайте підсумуємо багато метафізичних концепцій, які ми розкрили в цьому розділі. У той час як аристотеліани вірили в неоднорідність законів природи і що Всесвіт є кінцевим, картезіанці та ньютоніанці однаково вважали закони природи однорідними, а Всесвіт, насправді, нескінченним. Ньютонійці також розділили декартову віру в дуалізм, що в світі є дві речовини: розум і матерія. У той же час метафізичні припущення ньютонівського світогляду багато в чому контрастували як з арістотелівсько-середньовічними, так і декартовими світоглядами. Ньютонійці замінили ідею пленізму на ідею вакуїзму - що може бути порожній простір; вони розширили своє розуміння зміни та руху від дії контактом до можливості дії на відстані; і вони модифікували концепцію матерії від буття механічний і інертний до того, щоб бути активним і динамічним.

Один момент, який ми хочемо підкреслити щодо всіх цих метафізичних елементів стосовно ньютонівського світогляду, полягає в тому, що вони не завжди чітко обговорювалися або викладалися у вісімнадцятому та дев'ятнадцятому століттях. Швидше, деякі з цих припущень є неявними елементами світогляду; це ідеї, які, якби ми мали розмову з ньютоніаном, ми очікували б, що вони погодяться, бо всі вони випливають з їх прийнятих теорій. Наприклад, причина, по якій ньютоніанці приймуть концепцію динамізму, полягає в тому, що їх явне прийняття закону гравітації означає, що матерія може взаємодіяти через сили.

Перш ніж завершити цю главу, є ще один важливий момент, який слід знову підкреслити про ці історичні глави загалом: усі мозаїки змінюються поштучно. Це означає, що ньютонівський світогляд, скажімо, 1760 року, виглядав значно інакше, ніж ньютонівський світогляд 1900 року. Хоча ми намагалися описати теорії, прийняті ньютонійцями, і метафізичні принципи, які характеризували їхній світогляд у другій половині вісімнадцятого століття, це може створити помилкове враження, що ньютонівська мозаїка не сильно змінилася після цього. Це насправді зробило.

Однією з помітних змін у ньютонівському світогляді стала зміна віри щодо того, як уявити матерію, перехід від динамізму до віри в частинки та хвилі. Аж до 1820-х років ньютонійці замислювалися про матерію лише з точки зору частинок. Ці частинки могли взаємодіяти через зіткнення та сили - звідси динамічна концепція матерії - але вони завжди розумілися в буквально корпускулярному сенсі. Однак після 1820-х років ньютоніанці експериментально спостерігали речовину, яка веде себе некорпускулярно. Деяка речовина спостерігалося, що діє більше як хвиля в рідкому середовищі, ніж як частинка. Ідея динамічної матерії, що складається виключно з частинок, взаємодіючих через зіткнення і сили, прийшла на зміну ідеї динамічної матерії, що складається як з частинок, так і хвиль, взаємодіючих через зіткнення і сили. Цілком можливо, що деякі ньютоніанці прагнули замінити ідею сили хвилею, так що всі сили, що штовхають і тягнуть динамічну речовину, могли інтерпретуватися з точки зору хвиль у тонкому рідкому середовищі, яке іноді називають світлоносним ефіром. Але не всі сили на момент ньютонівського світогляду пояснювалися з точки зору хвиль, тому найбільше, що можна сказати про них, - це те, що вони прийняли, що і частинки, і хвилі взаємодіяли через зіткнення і сили. Нагадаємо, обговорення хвильової теорії Френеля світла з глави 3.

Чи зберігалася ньютонівська концепція матерії з точки зору частинок і хвиль у ХХ столітті? Це буде темою нашої наступної глави, про сучасне світогляд.