Ринат Нугаев - Максвелловская научная революция
Далее идет сам Максвелл, принципиально отказавшийся от выяснения природы электричества и магнетизма и рассматривавший эфир лишь как элемент модельных представлений, способствующих классификации и аккумулированию соответствующих «фактов».
Герц пошел еще дальше, пытаясь обосновать точку зрения, согласно которой эфир как носитель электромагнитных взаимодействий, излишен. Он выбрал теорию Максвелла лишь как самую простую из всех имевшихся альтернативных описаний.
Но оставалась еще другая «онтологическая» функция эфира – быть вместилищем абсолютной системы отсчета. От этой функции освободил физику уже Альберт Эйнштейн, продемонстрировавший, что именно эфир препятствует единому рассмотрению электричества и магнетизма и выявлению их симметрии. Именно Эйнштейн сделал первый шаг (1905) в направлении отказа от рассуждений о природе пространства и времени.
Следующий шаг (1915) состоял в сведении природы гравитационного поля к искривлению пространства-времени, когда компоненты напряженности гравитационного поля стали выражаться через геометрические величины.
(5) Для сравнения различных теоретических схем, созданных при помощи различных теоретических языков, Максвелл был вынужден разработать единый нейтральный теоретический язык – язык явлений гидродинамики, при помощи которого он сконструировал ряд все более усложняющихся моделей. При этом он прекрасно осознавал условность использования этого языка для описания электромагнитных явлений. Действительно, использовав тензорный аппарат механики сплошных сред для подсчета силы, действующей на единичный объем вещества, Максвелл показал, что она состоит из пяти членов. Первый член F1– это сила, действующая на магнитный полюс; второй член F2 – сила магнитной индукции; третий и четвертый члены F3 + F4 – сила, действующая на электрические токи. Но пятый член F5 электромагнитного смысла вообще не имеет; это – простое давление. Это еще раз говорит о том, что Максвелл имел дело всего лишь с вихревой моделью электромагнитных процессов; какие-то стороны электромагнетизма она описывает, а какие-то – нет.
(6) Именно использование нейтрального языка позволило Максвеллу не только сконструировать систему гибридных объектов, соединяющих оптику и теорию электромагнетизма, но и создать механизм для проверки теоретических следствий и сопоставления их с экспериментом. Тем не менее, связь между синтезом и ростом предсказательной силы теории носит гораздо более сложный и опосредованный характер, чем это представлено в научно-популярной и учебной литературе. Максвелловское «доказательство» тезиса о том, что свет – это электромагнитные волны, носило во многом качественный характер. Не случайно открыватель этих волн – Генрих Герц – долгое время сторонником теории Максвелла себя не считал, а принял эту теорию только тогда, когда сконструировал ее собственный вариант.
(7) Более того, герцевские опыты 1887-1888 гг. по обнаружению и изучению оптических свойств радиоволн не могут рассматриваться как «решающие эксперименты» по выбору между программами Ампера-Вебера и Фарадея-Максвелла. Ни в одной из максвелловских работ не содержится утверждение о существовании как радиоволн, так и других (несветовых) видов электромагнитного излучения.
Далее, сам Максвелл, судя по всему, полагал, что генерирование радиоволн невозможно, и этот вывод открыто поддержали его британские ученики – Фицджеральд, Хевисайд и Лодж. Фарадей и Максвелл отнюдь не были первыми среди тех, кто высказал предположение о существовании электромагнитных волн. Опыты Герца, в которых были открыты радиоволны, были запланированы и проводились в рамках не максвелловской, а гельмгольцевской исследовательской программы.
(8) Именно взаимодействие теоретической традиции – гибридной программы Гельмгольца – с экспериментальной и привело к получению Герцем весомых экспериментальных результатов, послуживших весьма убедительным аргументом в пользу существования радиоволн. В процессе этого взаимодействия, продолжавшегося более двух лет, встретившиеся теоретическая и экспериментальные традиции постоянно корректировали друг друга. Влияние эмпирической традиции состояло в последовательном отборе наиболее простых по отношению к «фактам» теоретических объяснений, в то время как влияние теоретической состояло в отборе тех экспериментальных фактов, которые представлялись наиболее существенными, и в обозначении перспективных направлений эмпирических исследований.
(9) В итоге история становления максвелловской электродинамики указывает на то, что само содержание таких столь милых сердцу философа науки понятий как – «верификация», «фальсификация», «предсказание» – в значительной мере должно рассматриваться в контексте взаимодействия различных традиций между собой.
(10) Максвелловский синтез показывает, что, в отличие от выводов Маргарет Моррисон, объединение вносит определенный вклад в подтверждение теории и делает нашу веру в онтологическое существование некоторых теоретических объектов более крепкой (см. также: Kukla, 1995). В самом деле, раз они выдержали взаимную критику встретившихся теорий, значит в них «что-то есть». Как писал наставник Максвелла, ректор Тринити-колледжа Уильям Уэвелл, «То, что законы, возникающие в отдаленных и не связанных друг с другом областях, стремятся сойтись друг с другом в одной и той же точке, может происходить только из того, что в этой точке пребывает истина» (Whewell 1847, vol. 2, p. 65).
Как справедливо полагают унификационисты, «при определенных условиях единство теории может обосновывать реализм о ненаблюдаемых сущностях, которые ей постулируются» (Wayne, 2002, p. 118).Данное утверждение противоречит одному из основных выводов книги М. Моррисон, согласно которому «объединение не должно связываться с истиной или возросшим правдоподобием истины» (Morrison, 2000, p. 232).
(11) Наше исследование подтверждает вывод М.Моррисон о том, что прогресс в области объединения не связан с прогрессом в области теоретических объяснений. Скажем, во многом формальное объединение электричества и магнетизма за счет введение idle wheels – свободных заряженных частиц – отнюдь не означало прогресса в области понимания подлинных причин электрических явлений.
Неслучайно многие проницательные критики теории Максвелла, включая П. Дюгема и в. Томсона, отмечали неспособность «Трактата об электричестве и магнетизме» обеспечить ясное и последовательное объяснение электромагнитных явлений, того, из чего состоят полевые величины и как именно они распространяются в пространстве. Аналогично, критики ньютоновского объединения физики Земли и математики Неба указывали на то, что «эта теория позволяла рассчитать все, что угодно, но ничего не объясняла» (Morrison, 2000, p. 106).
(12) Максвелл фактически применял синтетический (но не редукционистский) способ объединения встретившихся теорий, часто до конца не осознавая этого, поскольку он не мог описывать процесс объединения в соответствующих профессиональных философских терминах. Он двигался полу-интуитивно (но все-таки более осознанно, чем Фарадей!). Именно для синтетического объединения характерен процесс взаимопроникновения встретившихся теорий, когда объекты одной «старой» теории наделяются новыми свойствами при помощи объектов другой «старой» теории, превращаясь в принципиально новые теоретические объекты. Скажем, в процессе проникновения оптики в максвелловскую теорию вихрей эфир стал упругим объектом, превращаясь в «ток смещения».
(13) Опыт максвелловского синтеза позволяет заключить, что случай онтологической редукции вообще «не проходит» для теорий такой степени общности как максвелловская электродинамика. Мы не можем заключить, что Максвелл свел всю оптику к электромагнетизму, равно как и то, что он свел весь электромагнетизм к оптике. Он лишь положил начало процессу взаимопроникновения этих относительно независимо развивавшихся друг от друга дисциплин.
Тем более мы не можем заявить о том, что Максвелл свел электричество к магнетизму или магнетизм к электричеству. И даже то, что он вывел электричество и магнетизм из натяжений эфира. Он действительно хотел вывести, но – не получилось: мы знаем, что в [II] он вынужден был вводить маленькие заряженные частицы, функции которых состояли как в передаче вращения от одной ячейки к другой, так и в несении электрического заряда. Да, впоследствии он действительно вывел все уравнения из лагранжиана, но перед этим он получил выражение для тока смещения из механической модели и затем «руками» ввел его в лагранжиан.
(14) В свете сказанного выше весьма сомнительным выглядит утверждение «унификационистов» о том, что «теория является объединяющей до такой степени, что она обладает небольшой теоретической структурой по отношению к области охватываемых ей явлений» (Wayne, 2002, p. 118). Двадцать уравнений Максвелла – это действительно немного по сравнению со всем многообразием явлений оптики, электричества и магнетизма; но вывод из фундаментальной теоретической схемы частных теоретических схем никогда не носит формально-логический характер. Он включает учет особенностей эмпирических ситуаций, т.е. неявно использует феноменологические особенности, относящиеся к экспериментальным установкам.
