Факультет

Студентам

Посетителям

Теория тяготения Ньютона и развитие его идей у Канта («Естественная теория и история неба», по Канту)

В июне 1752 г. в Берлинской академии наук Мопертюи предложил на конкурс 1754 г. тему, формулированную так: «Имело ли дневное движение Земли всегда ту же скорость. Какими средствами в этом можно убедиться. А если оно было неодинаковым, то какова причина этих изменений».

Конкурс был продлен до 1756 г. В этом же году 3 июня аббат Фризе из Пизы подал на конкурс работу и получил премию.

Неизвестно, участвовал ли в конкурсе Кант, но темами Мопертюи он был заинтересован и над ними работал. Позже, в 1754—1755 гг. появились замечательные работы Канта, близкие к этим темам, а частью прямо к ним относящиеся. Можно сказать, что самое интересное и оригинальное решение этих вопросов, хотя и не получившее премии, дали работы Канта.

Он впервые высказал мысль, что приливное трение, т. е. трение между литосферой и гидросферой, возникающее вследствие приливного движения воды, в какой-то степени замедляет вращение Земли. В связи с этим надо указать, что Кант, широко известный как философ, часто игнорируется как естествоиспытатель. Между тем, начав свою научную деятельность в 1747 г., он вначале был именно естествоиспытателем, и эта часть его работы, пожалуй, не менее интересна, чем работа философская. Для нас громадный интерес представляют рассматриваемые ниже работы Канта.

В 1754 г. в одном из своих трудов он указал на значение приливов и отливов, происходящих под влиянием притяжения Луны и Солнца, как фактора, изменяющего скорость вращения Земли вокруг оси. Неуклонно и постепенно, благодаря однообразным движениям океана, независимым от суточного вращения Земли, происходит трение, в результате которого должно замедляться вращение Земли и меняться соотношение дня и ночи. Кант рассматривал эту свою идею как развитие идей Ньютона и всего ньютоновского мировоззрения, говорящего о значении в мире сил тяготения.

Надо сказать, что в науке XVIII столетия, начиная с 1730 г., утверждение теории тяготения становилось все более сильным и глубоким. В это время развивались теория неба и другие идеи и подрастали поколения, всецело воспитанные на этом мировоззрении. Вполне естественно поэтому, что Кант написал в подзаголовке своего труда «Согласно Ньютону».

Работа Канта, о которой идет речь, посвящена вопросу о роли приливов (Kant, 1902а). Я не привожу всего заглавия работы Канта, ибо в этом заглавии 54 слова. Статья занимает всего 33 страницы.

Кант указывал, что Земля непрерывно в своем свободном движении вращается вокруг своей оси, и это движение будет продолжаться бесконечные времена, если никакие препятствия или внешние причины не будут ему мешать: «Я намереваюсь здесь изложить, что внешняя причина действительно сохраняется и она постепенно уменьшает скорость вращения Земли и в течение долгих периодов ее постепенно уничтожает» (Kant, 1754,19026). В числе препятствий, которые в этом направлении действуют, Кант указал на действие Луны и Солнца.

Нельзя не обратить внимания на то, что небольшая статья Канта о движении планеты тесно связана с изумительным его трактатом по теории и истории неба, который тоже появился до окончания конкурса Берлинской академии наук. В этом трактате Кант говорит об отсутствии у Луны вращения вокруг собственной оси и о том, что к Земле она поэтому всегда обращена одной стороной. Выдвинув в связи с этим идею об изменении скорости вращения планет, Кант указал, что он сбережет свое решение вопроса о скорости вращения для другого случая, так как оно имеет необходимую связь с той задачей, которую поставила Берлинская академия наук на соискание награды в 1754 г.

По этому поводу надо сказать, что Кант сделал к 1755 г. своими несколькими работами такой вклад в развитие науки, с которым, конечно, ни в какое сравнение не идет работа Фризе, написанная на год позже.

«Естественная история и теория неба» вышла в свет анонимно в марте 1755 г. Появилась она по совету друзей Канта с посвящением королю Пруссии Фридриху II. Уже в мае 1756 г. в печати было указано имя автора.

Современниками космогоническая теория Канта была мало замечена. Через шесть лет после выхода книги Канта появилась работа Ламберта «Космогонические письма», в которой упомянут труд Канта. Мы соединяем теперь вместе имена Канта и Лапласа, чтобы сказать «гипотеза Канта—Лапласа». А между тем, когда Лаплас в 1796 г., через 41 год после Канта, выпустил свою «Систему мира» и в ней изложил свою космогоническую гипотезу, построенную на тех же началах, что и у Канта, там никакого упоминания о Канте, как о предшественнике, не было.

Второго издания книги Канта при его жизни не появилось, а лишь в 1791 г. магистр Гензихен при одобрении Канта включил в апреле 1791 г. значительную часть книги в сборник работ Вильяма Гершеля о строении неба. За пять лет до книги Лапласа главная часть работы Канта вышла еще раз. К этому надо добавить, что в 1785 г. Кант написал работу о вулканах Луны. Он признавал их аналогичными земным вулканам, но сравнивал по формам не с нашими вулканами, а со своеобразными замкнутыми горными кряжами, сопоставляя их, например, с горными кряжами, окружающими Чехию (Kant, 1839). Таким образом, вопросами теории и истории неба Кант интересовался и через 40 лет после появления своей первой книги. Это был не случайный, а довольно коренной предмет его интересов.

Огромная интуиция Канта позволила ему связать вопрос о замедлении вращения Земли с землетрясениями. Причину землетрясений Кант связывал с развитием гор, с вулканической деятельностью. «Ближайший повод к землетрясениям он видел в химических процессах, идущих внутри земной коры в зависимости от внутренней теплоты земного шара, ту же самую причину он принимал для вулканов, в которых видел самые поздние проявления остывающей и отвердевающей планеты». Такими словами характеризовал теорию Канта Вернадский (1939). При этом Вернадский упоминает, что Кант старался распространить на явления вулканизма положения теории тяготения Ньютона, и этот интерес к идеям Ньютона он правильно считал наиболее характерной чертой гения Канта.

Землетрясениями Кант не мог не интересоваться, ибо в его время в несколько минут землетрясение в 1755 г. уничтожило цветущий город Лиссабон, при этом погибли десятки тысяч людей и накопленные вековой культурой ценности человеческого труда. Кант описал это землетрясение как исследователь-ученый.

Через год после «Естественной истории и теории неба» Кант написал три работы о землетрясениях: «О причинах потрясений Земли. По поводу несчастья, которое западные страны Европы претерпели в конце нынешнего года», «История и описание достопримечательных случаев землетрясения, которое в конце 1755 года потрясло большую часть Земли» и «Рассуждение по поводу землетрясений, случившихся на некотором промежутке времени».

Кант действительно связывал землетрясения с теплотой внутренности Земли. «Они создают сернистые испарения через своды Земли». «Огонь подземных ям еще не успокоился» (Kant, 1756, 19026). Но вместе с тем Кант указывал и на другое, а именно: Луна так сильно двигает воды океана, что это должно оказывать воздействие на землетрясения. Если принять в соображение, что притягательные силы небесных тел образуются в недрах материи и что заключенный в глубочайших и извилистых ходах Земли воздух приводится этими силами в движение, то едва ли можно оспаривать влияние Луны на землетрясения. «Эта сила не более как возбуждает находящиеся в Земле воспламеняющиеся (entzündbare) материалы, создает землетрясения, движения воды являются действием этой силы» (Kant, 1756, 19026). При удалении от Луны эти силы постепенно уменьшаются.

Кант отметил при этом, что главной чертой землетрясений является то, что они приурочены к высочайшим горам, поэтому больше всего трясутся районы тех стран, которые находятся вблизи этих гор, особенно же лежащие между двумя рядами гор. Гораздо реже землетрясения происходят в плоских странах, не связанных с горами. «Землетрясения простираются на морское дно, и суда часто попадают в столь энергичное трясение, как будто они находятся на жесткой почве; это общее явление».

В согласии с этим, во второй из своих работ Кант дает одной из глав заглавие «Землетрясения и движение воды 1-го ноября 1755 года», а другую главу называет «Рассуждение о причине этого движения воды». В основном Кант представлял себе, что приливные волны океана находятся в связи с такими же приливными волнами подземных областей.

Причина землетрясений находит, по Канту, свое отражение в нарушениях атмосферы. Землетрясению предшествует красный цвет неба, беспокойство животных (страх), бегство птиц к своим гнездам и ряд других явлений.

Резюмируя предыдущее, мы можем сказать, что такой связью скреплял Кант движения моря и землетрясения, но вставлял между тем и другим, как промежуточное звено, изменения, происходящие в недрах, для которых дают повод давление воды и ее удар. Исходную силу дают быстрые движения воды, но давление их передается через подземную среду.

Энгельс так отзывался об основных идеях Канта, изложенных в «Естественной истории и теории неба»: «Первая брешь в этом окаменелом воззрении на природу была пробита не естествоиспытателем, а философом. В 1755 г. появилась «Всеобщая и естественная история и теория неба» Канта. Вопрос о первом толчке был устранен; Земля и вся солнечная система предстали как нечто ставшее во времени. Если бы подавляющее большинство естествоиспытателей не ощущали того отвращения к мышлению, которое Ньютон выразил предостережением: «Физика, берегись метафизики!» — то они должны были уже на основе одного этого гениального открытия Канта сделать такие выводы, которые избавили бы их от бесконечных блужданий по окольным путям и сберегли бы колоссальное количество потраченного в ложном направлении времени и труда. Ведь в открытии Канта заключалась отправная точка всего дальнейшего движения вперед. Если Земля была чем-то ставшим, то чем-то ставшим должны были быть также ее теперешнее геологическое, географическое, климатическое состояния, растения и животные, и она должна была иметь историю не только в пространстве — в форме расположения одного подле другого, но и во времени — в форме последовательности одного после другого. Если бы стали немедленно и решительно продолжать исследование в этом направлении, то естествознание продвинулось бы к настоящему моменту значительно дальше нынешнего его состояния».

Специально по поводу теории действия приливов на Землю, данной Кантом, Энгельс правильно сказал: «Кант был вправе удовольствоваться этим результатом. Тогда еще отсутствовали все научные предпосылки для более углубленного понимания влияния луны на вращение земли. Ведь потребовалось почти сто лет прежде чем кантовская теория стала общепризнанной и прошло еще больше времени, пока открыли, что приливы и отливы — это только видимая сторона действия притяжения солнца и луны, влияющего на вращение земли».

В другой своей работе Энгельс подчеркивал, что кантовская теория 1755 г. была величайшим завоеванием астрономии со времени Коперника. Им было «впервые поколеблено представление, что природа не имеет никакой истории во времени». В старых представлениях «Кант пробил первую брешь и притом сделал это столь научным образом, что большинство приведенных им аргументов сохраняет свою силу и поныне». Мы упоминали уже о том, что космогоническая теория Канта не была очень замечена современниками, хотя Кант возвращался к ней не раз: в 1782 г. он писал о кратерах Луны, а в 1791 г. была переиздана часть его большой работы.

Схема его приобрела известность после 1795 г., когда Лаплас в изящной форме вновь создал опыт космогонии в применении его к солнечной системе и ввел его в свою «Небесную механику». Тогда только, по выражению Вернадского (1922), «вызваны были из забвения старинные мысли Канта». Именно с тех пор гипотеза Канта—Лапласа вошла в научное сознание и стала частью научного миропонимания. Она в новом виде овладела сознанием специалистов и астрономов, и особенно геологов. Более того, в геологии она, эта космогония, странным образом легла в основу научных построений и выводов чисто геологического характера, дав основу картины мира. Она держалась в течение всего XIX столетия и даже части XX, так что в геологии до сих пор дают себя знать оставшиеся от нее идеи.

Какую судьбу претерпела у Лапласа идея Канта о роли приливного трения? После четких указаний Канта нельзя было не считаться с приливным трением, и Лаплас с ним считался, но он постарался доказать нулевое значение этого фактора, стремясь показать нерушимость и незыблемость современной солнечной системы.

К этому результату Лаплас пришел сначала в отношении атмосферы. «Мы уверены, — писал он, — что в то самое время как ветры одного направления уменьшают движение Земли, другие движения атмосферы, которые имеют место вне тропиков, в том же размере увеличивают его» (Laplace, 1825). Действие атмосферы оказывается, таким образом, равным нулю.

В отношении приливов и отливов Лаплас говорил то же самое. «В общем верно, — писал он, — что воды действуют на Землю или в силу притяжения (attractio), или давления (pression), или их трением; различные сопротивления, которые они проявляют, они суммируют воздействием на ось Земли, создавая движение примерно равное тому, которое получилось бы от действия Солнца и Луны на море как часть тела Земли» (Laplace, 1825). Однако Лаплас приходил к выводу, что это тормозящее движение является также равным нулю. К нулю сводятся, в конечном счете, результаты восточного и западного движений моря, ибо они друг друга нейтрализуют.

Лаплас приходил к выводу, что за 2500 лет истории сутки не изменились даже на 1/100-1/500 секунды, т. е. на одну сорока трех миллионную долю дня, а радиус Земли за это время не изменился даже на 15 см. «Достоверно, что со времени Гиппарха длительность суток не изменилась даже на сотую секунду».

Это воззрение Лапласа выросло в своеобразную доктрину, которая господствовала в течение всего XIX в. над умами и геологов, и астрономов, а отчасти господствует еще и сейчас. В 70-х и 90-х годах прошлого столетия русский самородок — ученый Е. В. Быханов писал: «В течение долгого времени я безусловно веровал почти во все астрономические заключения и удивлялся способам, по которым производились в этой науке важные открытия… Но в одно время вера моя в некоторые из таких выводов, считавшихся учеными за аксиомы, поколебалась» (Быханов, 1877).

Быханову бросилось в глаза несоответствие утверждения Лапласа о постоянстве солнечной системы с открытием факта замедления вращательного движения Земли. Представление о постоянстве солнечной системы принятое Лапласом, ложно, подчеркнул он. Но большинство исследователей стояло в то время на точке зрения Лапласа, считая, что факторы, ускоряющие вращение и замедляющие его, находятся в равновесии, и в результате выявляется постоянство солнечной системы, при котором, естественно, движение планеты и участие ее в движениях всей солнечной системы не может проявлять себя какими-нибудь большими следствиями на Земле.

Однако Быханов решился, не считаясь с воззрениями Лапласа, высказать такой взгляд: «Устройство земного шара, его орбитное движение, вращение вокруг своей оси и даже движение Луны вокруг Земли, вопреки установившимся понятиям, находятся между собой в тесной связи и зависимости» (Быханов, 1894).

Этот взгляд несомненно являлся пророческим, и в наше время его можно считать истиной. В те же времена, когда он был провозглашен, он не мог быть понят, а тем более принят. В дальнейшем изложении мы это положение будем не раз вспоминать и, возвращаясь к его содержанию, покажем, как пришли в науке к утверждению этого положения.

Вернемся к Канту. Создавая свою «теорию неба», а также последующие работы, Кант справедливо полагал, что он развивает теорию тяготения Ньютона.

Надо сказать, что когда в 1727 г. Ньютон умер, то его идеи получили полное признание только в Англии. На континенте же они долго встречали сопротивление со стороны людей науки. Во время своего появления эти идеи находились в противоречии с господствующими философскими системами, особенно с идеями Декарта. А так как Декарт вел борьбу со схоластикой, то многим казалось, что Ньютон вновь возрождает схоластику, в особенности своим дальнодействием гравитационных сил на расстоянии. Поэтому идеи Ньютона, как отметил Вернадский, частично поддерживались теологами и искателями естественной религии, что еще больше осложняло научное торжество этих идей.

В 1743 г., когда Вольтер начал свою борьбу за идеи Ньютона во Франции, он писал, что «сейчас не найдется и двадцати человек, которые понимают Ньютона; но против него спорят и вкривь, и вкось, не прочтя его доказательств».

Борьба Вольтера за идеи Ньютона во Франции была победоносна. Он вел ее в сотрудничестве с хорошим математиком Эмилией Шатле и Клеро. Она привела к торжеству идей Ньютона во Франции, откуда, через упоминавшихся французов из состава Берлинской академии наук, она проникла в Германию. Труды Канта 50-х годов XVIII столетия являются одним из этапов этого утверждения ньютоновских идей.

Стремление осветить все явления открытой гением Ньютона первопричиной — всемирным тяготением — становилось в науке с 30-х годов XVIII в. все сильнее и сильнее. Под этим влиянием Ньютона находился и Кант, который считал себя его продолжателем (см. аналогичное указание Н. И. Идельсона о Вольтере, 1948).

Резюмируя предыдущее, можно сказать, что в той части духовного наследства, которое Кант оставил в этой области, можно различать две стороны: космогонию и идею о роли водных приливов. Во времена Канта и немного позже казалось, что космогония — это более общее и главное, а океанические приливы являются только некоторой частностью небольшим попутным «узором». Так оно и было в то время, хотя сейчас соотношение этих двух частей духовного наследия Канта изменилось. Как правильно подчеркнул Энгельс в приводившихся нами его высказываниях о Канте, космогония Канта вырвала мир тяготения Ньютона из стационарности, ввела его в историю, разрушив, по выражению Энгельса, окаменелое воззрение XVIII в. на природу.

Это была колоссальная и важная перемена в научном мировоззрении, и сделал ее Кант. Он сам резонно и правильно считал, что его теория есть развитие положений Ньютона и несомненно выдвигаемые им причины движения светил вытекают из общих законов движения материи согласно теории Ньютона.

Что касается второй части, которая, как мы говорили, могла казаться деталью, то Энгельс оттенил ее важность в своем высказывании. Он указал, что для того времени это был важный результат, давший предпосылки для углубленного понимания влияния Луны на вращение Земли.

Судьба этих двух частей наследия Канта была разная. Первая часть была принята, но она, как это ни странно, скоро завела в тупик вследствие догматического изложения и толкования системы мира Лапласа.

Энгельс приводит в «Диалектике природы» интересную выписку на «Популярной астрономии» Медлера: «Весь механизм нашей солнечной системы направлен, насколько мы в состоянии в него проникнуть, к сохранению существующего, к его продолжительному неизменному существованию. Подобно тому, как ни одно животное, ни одно растение на Земле с самых древнейших времен не стало совершеннее или вообще не стало другим, подобно тому, как мы во всех организмах встречаем последовательность ступеней только одну подле другой, а не одну вслед за другой, подобно тому, как наш собственный род со стороны телесной постоянно оставался одним и тем же, — точно также даже величайшее многообразие существующих в одно и то же время небесных тел не дает нам права предполагать, что эти формы суть только различные ступени развития; напротив все созданное одинаково совершенно само по себе».

«Энгельс назвал эти слова «классическими». Они характеризуют, как сказано Энгельсом, «застывший характер старого воззрения на природу». Если в биологии этот старый взгляд на природу скоро искоренился на основе вхождения в науку эволюционной теории в связи с идеей Дарвина и других, то в астрономии эта стационарная гипотеза продолжала господствовать до конца XIX в.

Геологическая наука твердо восприняла к этому времени то, что говорила астрономия. Это выразилось в следующем. В XIX столетии трудами Эли де Бомона, частично Дэна, а позже — Эд. Зюсса (Sness) и А. Гейма (Heim) выросла теория тангенциально-складчатого образования гор, создавшаяся на основе представления о термальном сокращении ядра Земли, на которое оседает, сминаясь и сжимаясь, земная кора, в результате чего повсеместно возникают горные цепи.

Американский геолог Б. Виллис в работе о тектонике Мертвого моря передал свою интересную беседу с Зюссом по поводу роли сил тяготения в тектонике Земли. Зюсс, оказывается, сказал Виллису, что главной действующей на Земле силой он считает тяжесть. Если это так, то можно подумать, что эта мысль Зюсса так же, как и теория Канта, идет по пути развития положений Ньютона.

Такой вывод был бы, конечно, не верен. Теория тангенциально-складчатого образования вовсе не идет по пути развития идей Ньютона, по которому несомненно шла теория Канта. Теория Канта осветила то взаимодействие гравитационных сил в ходе времени, которое привело к созданию планетной системы. Наоборот, соображения Зюсса о роли тяжести дают представление о чисто механическом применении тяжести в качестве причины оседания горных пород, но никакого развития дальше теории Ньютона, конечно, не дают.

Кант в своей «Естественной истории и теории неба» смог от статики планетной системы, дававшейся Ньютоном в свете действия сил гравитации, перейти, как мы говорили, к динамике на основе изменения соотношений сил притяжения и сил отталкивания, исторически создавшегося при движении планет и Солнца. Это был действительно шаг вперед в развитии идеи Ньютона.

Зюсс сделал другое. Считая действие тяжести важнейшим фактором на Земле и этим самым как бы подчеркивая огромную роль сил тяготения, «Зюсс в то же время ни в статике, ни в динамике процессов Земли не нашел тяготению места, а главное действие тяжести увидел только в подчиненном охлаждению сжатии планеты. Когда в начале XX в. было доказано, что огненножидкого ядра в Земле не существует, а к 30-м годам такая точка зрения вполне утвердилась, выяснилось, что эта сторона наследия Канта завела науку в тупик. Как подчеркнул в 1939 г. Вернадский, «астрономическая мысль уже десятки лет развенчала гипотезу Канта — Лапласа в ее основах» (Вернадский, 1939, 1955).

Может показаться, что эта оценка противоречит той, которую давал этой теории Энгельс, ибо суждение о ней Вернадского явно более сурово. Однако противоречия между ними нет, ибо Энгельс оценивал историческое значение теории Канта, Вернадский же говорил о ее значении сейчас.

Кант первый связал, по его словам, космогоническую теорию с теорией Тяготения Ньютона (Вернадский, 1922). Несомненно, подчеркивал при этом Вернадский, что теория Канта до сих пор «являлась наименее фантастической картиной былого Вселенной и оказывала многообразное и глубокое влияние на научную мысль и научную работу в геологии, астрономии и соприкасающихся с ними научных дисциплинах в течение целого столетия. В общем во все современные космогонии неизбежно входят многие положения, установленные Кантом, и это тем более естественно, что Кант свои положения строил на идеях Ньютона, охватывающих естествознание и ныне». Так писал Вернадский, и он был прав.

Однако иная судьба постигла другую часть наследия Канта — его идею о задерживающем влиянии приливов на вращение Земли. Она продолжала жить, мало этого, приобрела солидную опору в законе сохранения энергии и из гипотезы превратилась на этой основе в прочную научную теорию. Связано это с именами Ю. Р. Майера (Mayer) и его продолжателей.

Несомненно, это было шагом вперед в развитии того ньютоновского мировоззрения, сторонником и продолжателем которого был Кант. В этом смысле Майер продолжал дело, начатое Ньютоном, и тем самым развивал идеи Канта.

Тяготение лишь одна из сил вселенной, но оно — главенствующая сила, причина этого кроется в том, что при больших массах и больших расстояниях поле тяготения сильнее всех других полей; если учесть сказанное, то на основе закона сохранения энергии ньютоновские механические силы объясняют всю механику больших масс.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: