1600-е годы для истории науки – это столетие, в которое был заложен фундамент всей современной физики. Важнейшие экспериментальные результаты, полученные Кеплером и Галилеем в первые десятилетия века. Новая, ориентированная на естественные причины и научные знания, а не на церковную схоластику, философия Декарта, разработанная им в середине столетия. Плюс появившиеся еще через несколько десятилетий основополагающие труды Ньютона. Эти великие свершения XVII века, без преувеличения, положили конец эпохе средневековья и определили суть европейской науки на последующие времена. Но в тот же основополагающий период в физику оказалась заложена и серьезнейшая проблема, удовлетворительным образом не разрешенная вплоть до сегодняшних дней.

Чтобы в общих чертах увидеть, как это происходило, понадобится вернуться в год 1619. Германский астроном Иоганн Кеплер в это время публикует свой труд Harmonices mundi (Гармонии мира), где впервые сформулирован третий из открытых им законов – или, пользуясь терминологией самого автора, «гармония» в движении небесных светил – о постоянном соотношении, связывающем периоды обращения планет по своим орбитам с их расстоянием до Солнца. Итальянец Галилео Галилей к этому времени уже успел (в 1616 г.) получить из Ватикана первое – для начала тайное – предупреждение, запрещающее ему публично выступать в поддержку еретической идеи Коперника о гелиоцентрическом устройстве мира. Однако Галилей пока не ощущает всю серьезность угрозы и в 1619 году вступает (правда, через своего ученика) в острую дискуссию со священником-иезуитом Орацио Грасси, доказывая, что и кометы, подобно планетам, также обращаются вокруг Солнца, а не вокруг Земли.

Кеплер и Галилео с понятным интересом и большим уважением относятся к хорошо согласующимся работам друг друга, иногда обмениваясь письмами о своих научных результатах. При этом ученые, естественно, пока еще ничего не знают, да и не могут знать, о молодом и не особо знатном французском дворянине по имени Рене Декарт. Который к своим 23 годам ничем выдающимся отличиться еще не успел, имея за плечами учебу подростком в колледже иезуитов Ла Флеш, степень бакалавра права от университета Пуатье, да еще полтора года обучения наукам математики и фортификации в Голландии. Занятый поисками себя, Декарт путешествует по Европе и, явно не испытывая тяги к военной службе, но следуя традициям своего времени, с началом Тридцатилетней войны вступает добровольцем в баварскую армию, в рядах которой оказывается на берегах Дуная в городе Ульме.

Здесь, в течение ночи с 10 на 11 ноября 1619 года, Декарт видит три удивительных сна, которые меняют всю его последующую жизнь. В первом из этих снов сильнейшей силы вихрь вырывает Декарта из укрытия в стенах церкви или колледжа, унося его в направлении некоего третьего прибежища, которое никаким ветрам уже не по силам ни поколебать, ни сдвинуть с места. Во втором своем сне он наблюдает мощную бурю глазами ученого и замечает, что как только удается рассмотреть действительную природу этого урагана, то тот уже не способен причинить ему никакого вреда. В третьем сне Декарт читает поэму позднего латинского автора Авсония, начинающуюся словами «Какой мне следовать дорогой жизни?». Пробудившись от этих снов, Декарт ощутил сильнейшее чувство небывалого эмоционального подъема и энтузиазма, сопровождаемого абсолютной уверенностью, что ему открылся ключ к истинному основанию всех наук. Сопоставляя эту картину с аналогичными событиями в жизни других людей, можно говорить, что озарение Декарта по ощущениям было сродни внезапному просветлению основателей религий.

*

Уже к 1620 году он разрабатывает собственный универсальный метод дедуктивных рассуждений, применимый ко всем наукам, поставив перед собой грандиозную цель – с помощью этого «математически строгого» подхода проанализировать и объяснить, ни много ни мало, все устройство вселенной в ее мельчайших подробностях. Сегодня столь наивные юношеские притязания можно воспринимать исключительно юмористически, однако Декарту его непоколебимая уверенность в безграничную силу разума помогла создать целый ряд феноменально популярных трудов, которые более чем на столетие захватили умы образованных людей Европы.

Взявшись объяснить естественными причинами все явления и взаимодействия, наблюдаемые в природе, Декарт первым ввел в науку понятие всепроникающего эфира, постулировав, что тот имеет механические свойства. До этого причины взаимодействия тел, не находящихся в непосредственном контакте друг с другом, – вроде притяжения магнитов или влияния Луны на морские приливы и отливы, – было принято объяснять неким таинственным «действием на расстоянии» с непостижимым уму механизмом работы. Въедливый Кеплер, к примеру, не мог принять столь сомнительную идею и склонялся к мысли, что пространство между Луной и Землей, а также между Солнцем и другими планетами, не может быть совершенно пустым и должно быть чем-то заполнено.

Декарт, очевидно находясь под влиянием идей Кеплера, положил в своей «научной картине» мироустройства, что все пространство вселенной, за исключением малой доли, занятой обычной материей, заполнено особой средой, которая хотя и неощутима для человека, однако способна передавать силу и воздействовать на материальные тела, в нее погруженные. Данную среду Декарт назвал «эфиром», позаимствовав термин у средневековых теологов, именовавших этим словом среду, заполняющую «сферы небесные». В античной литературе эфиром именовали верхние, лучезарные слои воздуха.

Вихревая структура космоса по Декарту

Теперь же эфиру по разумной необходимости Декартом были приписаны механические свойства в сочетании с естественным предположением, что частицы эфира находятся в постоянном движении. Из этого были выведены замкнутые траектории движения, то есть эфирные вихри, обеспечивающие взаимодействие несоприкасающихся тел, пронизывающие всю вселенную и вообще занимающее важнейшее место в декартовой картине мироустройства.

**

Для своего времени Рене Декарт был человеком весьма продвинутым в математике и даже заложил (наряду с работавшим независимо от него Пьером Ферма) основы современной аналитической геометрии, введя в традиционную геометрию Евклида координатные оси и очень эффективно работающий на их основе алгебраический аппарат. Вообще, с точки зрения современных ученых, чисто математический труд Декарта «La Geometrie» следует считать наиболее значительной частью всей его работы. Ибо декартова система координат и построенные с ее помощью методы анализа стали первым шагом на большом пути науки к открытию инвариантных, то есть неизменных при преобразованиях, величин и в целом к теории относительности.

Для самого же Декарта его упражнения в геометрии представлялись делом второстепенным, нужным лишь в качестве практической иллюстрации мощи новой философии. Поэтому все остальные части декартовой картины мироздания выстраивались уже без какого-либо математического обоснования и, более того, без экспериментальной проверки гипотез. По той причине, что эти гипотезы, выдвигаемые в качестве аксиом для последующих дедуктивных рассуждений, Декарт полагал «самоочевидными».

Этот довольно сомнительный, мягко говоря, подход к анализу физических явлений в сочетании с умелым владением логикой и бесспорным литературным даром позволили Декарту создать целый ряд произведений, снискавших огромную популярность среди современников. Историки науки в XX веке, пытаясь понять феномен стремительного восхождения новой философии, получившей название «картезианство», приходят к выводу, что главной причиной ее быстрого и массового принятия стало то, что она по сути своей была выстроена на принципах привычного всем тогда аристотелизма. Как и у теологов-схоластов, картина мира у Декарта выводится сугубо умозрительно, на основе логических построений. Но если схоласты в основу этих построений закладывали библейские истины и непостижимые для человека «скрытые качества» потусторонних сил, то Декарту вполне хватало «научного сомнения», собственных догадок и естественных причин.

Это обстоятельство, собственно, замечали и проницательные современники Декарта. Так, голландец Христиан Гюйгенс (1629-1695), в целом придерживаясь нового картезианского мировоззрения, писал о Декарте следующее: «Он выдвигал свои гипотезы как истины, словно его клятвенное утверждение было равносильно доказательству. Он должен был бы представить свою систему физики как попытку показать, что следует вероятнее всего ожидать в этой науке, если принять исключительно принципы механики. Для науки подобные попытки достойны похвалы, но он пошел дальше и заявил, что открыл абсолютную истину, тем самым препятствуя открытию истинного знания».

***

Естественным следствием такой ситуации стало то, что чем больше наука набирала экспериментальных данных и математических результатов, тем больше выявлялось нестыковок с умозрительными постулатами декартовой картины мироздания. Появившаяся всего через несколько десятилетий после смерти Декарта теория механики Ньютона, напротив, обладала строгим математическим аппаратом и к тому же находилась в прекрасном согласии с опытом. Особо впечатляло то, как из простых и красивых законов Ньютона в качестве математических следствий без труда выводились все физические закономерности природы, открытые ранее Кеплером и Галилеем.

Но, в отличие от теории Декарта, математически строгие ньютоновы законы, к сожалению, были совершенно не в силах объяснить физический механизм сил, обеспечивающих взаимодействие несоприкасающихся друг с другом тел. Поскольку Ньютон, в отличие от Декарта, был менее склонен к выдвижению умозрительных гипотез, он предложил просто пользоваться открытой им формулой для силы тяготения, действующей на все массы, как удобным математическим инструментом предсказания поведения тел. Модель декартовых вихрей в новый закон тяготения не вписывалась никак, и хотя сам Ньютон не одобрял идею прямого взаимодействия тел через вакуум «без посредников», это сделали за него наиболее рьяные последователи и ученики в английских университетах.

Так, готовя к публикации в 1713 г. второе издание ньютоновых «Начал…», Роджер Котс (1682-1716) пишет к этому основополагающему труду предисловие, в котором защищает закон Ньютона о действии на расстоянии как единственную формулировку, которая обобщает результаты опытов и не выдвигает бесполезных предположений, не поддающихся проверке. Предисловие это, заметим, особо интересно тем, что в нем впервые, наверное, провозглашен научный принцип, который станет весьма популярен среди физиков XX века. Согласно данному принципу, сформулированному Котсом, цель теоретической физики – это предсказание будущих событий, а все, что не является необходимым для достижения этой цели и что нельзя вывести непосредственно из наблюдаемых фактов, нужно убрать…

В начале XVIII века у столь радикальной позиции, в корне противоречащей картезианству, сторонников было совсем немного. Например, главный оппонент Ньютона на континенте, Готфрид Вильгельм Лейбниц (1846-1716), едко охарактеризовал формулу тяготения Ньютона как возвращение к несостоятельной схоластической идее о «скрытых качествах». Декартова теория о эфирных вихрях для многих ученых продолжала оставаться слишком привлекательной из-за своей потенциальной познаваемости, поэтому отказаться от нее было совсем непросто.