честве, так сказать, пробного полигона он выбрал вращение Луны вокруг Земли. Однако сложные расчеты, произведенные Ньютоном на основе открытого им закона, не согласовывались с вычислениями астрономов, производивших реальные наблюдения за вращением естественного спутника нашей планеты. Это заставило Ньютона на ряд лет отложить опубликование открытого закона. Лишь после того, как он познакомился с новыми, более точными результатами измерений окружности и радиуса Земли, сделанными Жаном Пикаром и опубликованными в 1675 году, он сумел внести поправки, и результаты его вычислений полностью совпали с результатами наблюдений. Только после этого Ньютон включил свой закон в число достоверных истин, подлежащих опубликованию.
Мы можем заметить немало сложных петель, из которых складывается гордиев узел науки. Закон всемирного тяготения не был непосредственно и прямо выведен, извлечен из наблюдений и экспериментов. Ньютон опирался на другие законы, прежде всего законы Кеплера и Галилея, а также законы классической кинематики и динамики.
Таким образом, неверно думать, будто бы все законы непосредственно возникают на основе наблюдений. Пример закона всемирного тяготения показывает, что он возник в результате сложных теоретических построений, вследствие учета взаимодействия, «вза-имоналожения» различных, ранее установленных законов науки. Далее наблюдения играют разную роль на начальной и заключительной стадиях формирования закона. На первой они могут дать толчок к поискам закона, на второй — послужить средством его проверки (наблюдение за движением Луны в случае с законом тяготения).
Различными по своей природе были и законы, предшествовавшие и содействовавшие открытию закона всемирного тяготения. Законы Кеплера возникли в результате математической обработки наблюдений Тихо Браге. Без них открытие законов Кеплера было бы просто невозможно. Поэтому такие законы обычно называют эмпирическими. Они если и не вытекают непосредственно из наблюдений, то уж, по крайней мере, являются результатами их математической обработки. Напротив, закон инерции Галилея не мог, как думают многие, возникнуть из наблюдений.
В самом деле, рассматривая движение любых предметов в природных или лабораторных искусственных условиях, мы никогда не можем заметить предметов, находящихся в абсолютном покое или совершающих прямолинейное равномерное движение. Сам Галилей это прекрасно сознавал к утверждал, что все виды движения относительны. Любое тело на поверхности Земли, которое мы можем условно считать покоящимся, в действительности втянуто в целый ряд разнообразных движений: оно вместе с поверхностью Земли колеблется, хотя, быть может, и не очень заметно, вращается вокруг земной оси и вместе с Землей вращается в Солнечной системе, а вместе с последней совершает движение в Галактике.
В окружающем нас физическом мире нет также совершенно прямых линий, и все тела рано или поздно меняют свои направления и скорости. Кроме того, как утверждает современная физика, все они подвергаются тем или иным воздействиям. Поэтому закон инерции, выступающий в качестве первого закона ньютоновской динамики и образующий одну из важных предпосылок открытия закона всемирного тяготения, просто-напросто расходится с прямыми и непосредственными наблюдениями. Впрочем, и законы Кеплера не могли бы быть прямо и непосредственно выведены из наблюдения. Они были сформулированы лишь на основе сложных математических расчетов, ибо то, что мы видим, рассматривая движение светил на небосклоне, попросту противоречит утверждению о движении планет вокруг Солнца.
Что же касается закона инерции, то он возникает не как результат сложных расчетов, а как некоторое теоретическое предположение или гипотеза, имеющая совсем иное назначение и происхождение, чем законы Кеплера. Его подлинный смысл можно было бы передать так: если бы на тела не действовали никакие силы, то они в определенной системе отсчета (которую мы называем инерциальной) покоились бы, либо двигались прямолинейно и равномерно. Но поскольку наблюдения во всех реальных и лабораторных условиях показывают, что ни одно тело не находится в абсолютном покое и не двигается равномерно по идеальной и бесконечной прямой, то это свидетельствует о том, что на все тела действуют какие-либо силы, не дающие им оставаться в покое или двигаться равномерно и прямолинейно. В такой формулировке закон инерции выступает как предположение, как гипотеза об условиях наблюдения за явлениями природы, при которых эти явления могут подчиняться законам классической динамики. Без такого предположения нельзя было бы применить закон всемирного тяготения к объяснению причин вращения планет вокруг Солнца или Луны вокруг Земли.
В самом деле, достаточно предположить, что в мире просто неосуществимо прямолинейное движение хотя бы потому, что реальное физическое пространство искривлено, чтобы отпала необходимость в самом понятии силы тяготения. В этом случае можно было бы сказать, что Земля двигается по кривой линии вокруг Солнца просто потому, что такое движение заключено в самой природе физического пространства, окружающего Солнце. То же самое можно было бы сказать и о Луне. Вы, пожалуй, возразите, что понятие «искривленное пространство» — нечто противоестественное и искусственное. Не торопитесь, однако, с поспешными выводами. Именно такое понятие, конечно несколько более сложное, лежит в основе общей теории относительности Эйнштейна, которая более глубоко, чем закон тяготения Ньютона, объясняет многие физические явления. И хотя эта теория еще не получила полного эмпирического и экспериментального подтверждения, есть много данных, заставляющих считать, что в целом она является правильной.
Мы, следовательно, вынуждены признать, что законы науки могут различаться по своему происхождению: одни из них могут быть эмпирическими, подобно законам Кеплера, другие теоретическими, выступая в качестве гипотетических предположений, подобно закону Галилея. Но и в том и в другом случае эти законы формулируются и создаются для того, чтобы вскрыть объективные, устойчивые и необходимые связи в самой природе. Здесь, кстати, я считаю полезным обратить ваше внимание, что сами творцы подобных законов не всегда верно оценивают их сущность, происхождение и способ создания или открытия. Ньютон любил говорить, что он не выдумывает гипотез. Эту же мысль подчеркивал и Ампер в высказывании, которое я привел в начале предыдущего раздела. Тем не менее мы видим, что без гипотез и допущений многие важнейшие положения науки просто невозможны.
Более того, закон всемирного тяготения Ньютона прямо опирается на гипотезу, а именно на предположение о том, что существует абсолютно пустое и неподвижное мировое пространство и равномерно текущее время, не зависящее от характера движения тел. Теперь мы знаем, и это подтверждено экспериментальной физикой и более точными современными наблюдениями, что такое предположение в общем и целом неправильно или, лучше сказать, является слишком простым и грубым. Однако для цели Ньютона оно было вполне приемлемо. Ему самому оно казалось настолько естественным, что он даже не замечал гипотетичности, условности своего собственного допущения абсолютного пространства и равномерно текущего времени, не связанного ни с движением тел, ни с этим пространством.
Наконец, нам следует обратить внимание на то, что законы, гипотезы и наблюдения далеко не просто согласуются друг с другом и не следуют друг за другом в какой-нибудь раз навсегда установленной последовательности. Законы Кеплера опирались на наблюдения Тихо Браге. Сам Браге осуществлял свои наблюдения, чтобы проверить, какая из двух систем— геоцентрическая или гелиоцентрическая — является правильной, более соответствующей действительному движению планет в природе. Опираясь на свои наблюдения, он был склонен отвергнуть гелиоцентрическую систему Коперника, тогда как Кеплер, используя наблюдения Браге, подтвердил ее.
Мы приходим с вами к несколько неожиданным выводам. Законы науки создаются для того, чтобы объяснить различные, иногда противоречивые наблюдения или предсказать новые. В то же время сами законы науки не только не поддаются наблюдению, но их содержание прямо-таки расходится с данными наблюдений. Мы видим вращение Солнца вокруг Земли (что и утверждала система Птолемея), а не эллиптические орбиты, по которым Земля и планеты вращаются вокруг Солнца (как следует из законов Кеплера).
Мы наблюдаем взаимодействие ограниченного числа тел, одни из которых притягиваются друг к другу, другие отталкиваются, третьи как будто бы вообще не влияют друг на друга, в то время как закон тяготения утверждает, что силы притяжения охватывают все тела во всей бесконечной Вселенной. Здравый смысл стоит гораздо ближе к наблюдению. Он представляет собой их непосредственное обобщение, элементарную связь между ними. Законы науки говорят о том, что непосредственно нельзя наблюдать, но вместе с тем предсказывают и объясняют самые сложные и неожиданные наблюдения. Чтобы сформулировать закон, нужны предположения (гипотезы), допущения и понятия, которые как будто бы не могут быть основаны или применены к наблюдениям и экспериментам, а вместе с тем именно эти гипотезы — допущения и понятия — позволяют сформулировать наиболее глубокие научные знания о действительности.
Вы помните, как были поражены Элли и ее спутники, когда, войдя в Изумрудный город, обнаружили, что дома, деревья, люди, птицы и звери в этом городе зеленого цвета. Стоило лишь снять волшебные очки, как к этим предметам вернулась обычная окраска.
Научные предположения, допущения и понятия позволяют увидеть окружающий нас мир неожиданным образом, в том особом волшебном свете, который недоступен здравому смыслу и позволяет выхватить из мрака неизвестности то, что скрыто от невооруженного взгляда.
Итак, ситуация такова: законы науки не совпадают по содержанию с наблюдениями и экспериментом, но опираются на них, объясняют и предсказывают. Как правило, одно наблюдение не зависит от другого непосредственно, тогда как законы и гипотезы, относящиеся к одному кругу проблем, взаимосвязаны и выводятся друг из друга. Здесь есть над чем задуматься. И даже если я скажу вам, что подчеркнутая мной парадоксальная ситуация может быть устранена указанием на то, что законы науки дают нам знания не о наблюдениях и экспериментах самих по себе, а о внутренних связях о