Сборник № 2. Борьба за физическое мировоззрение - [31]

Четвертый пример

«Все планеты испытывают со стороны солнца притяжение, интенсивность которого обратно пропорционально расстоянию». Можно ли сказать, что за время, отделяющее Кеплера от Ньютона, наука открыла динамические силы, т. е. сущности, являющиеся подлинными причинами движений, а заодно и способы точно определять направления этих сил и точно измерять их интенсивности? Имеем ли мы здесь дело с данными нам элементами, которые были только обнаружены учеными? Нет, – это конструкции, выработка которых закончилась в эпоху Ньютона.

Понятие силы, как данного, можно сказать, столь же старо, как человечество, и имеет свои обозначения на всех языках: понятие это означает усилие, давление, нажим и измеряется прежде всего некоторым, как говорят, статическим эффектом, например, сжатием пружины. Если с такого рода силой соотносят приведение покоящегося тела в движение – то это еще куда ни шло; действительно, получается впечатление, что здесь только оформляется давно известный факт. Но когда начинают говорить о постоянной или переменной силе, сопровождающих движущееся тело по всей его траектории, причем незаметно никакого следа нажима, давления, тяги, удара – то что это может означать?

Чтобы понять это, нужно прежде всего ознакомиться с законом инерции, в том виде, в каком он лег в основу рациональной механики: «если к движущемуся телу не прилагается никакая сила, то движение его будет равномерным и прямолинейным». Отсюда следует, что к телам, движение которых не удовлетворяет двум вышеуказанным условиям, обязательно прилагается некоторая сила, и это, конечно, относится ко всем планетам. Но что же такое этот закон инерции? Можно ли признать его самоочевидным a priori, как думают некоторые ученые? Их доказательство сводится к утверждению, что при отсутствии какой бы то ни было внешней силы не видно никакого основания, чтобы движение не продолжалось по тому же направлению и с той же скоростью9. Немного найдется положений, которые нельзя было бы доказать таким же способом и вряд ли нужно настаивать на совершенной мнимости подобного якобы обоснования. Быть может, сошлются на категории и на принудительную силу, с которою навязывается нашему уму закон, что каждое изменение имеет причину. Сила в таком случае являлась бы просто причиною изменения скорости, а этим оправдывался бы a priori закон инерции. Но будем осторожны. Закон причинности, на который ссылаются как на принудительный для ума, во всяком случае не более чем рамка, которая приспособится к опыту и заставит нас при виде каждого изменения постулировать причину. Почему же, однако, говоря об изменении, мы ограничимся одним только его частным видом, а именно изменением одного лишь кинетического условия, именуемого скоростью? Разве нельзя назвать изменением тот простой факт, что некоторое тело перемещается в пространстве, не обращая при этом внимание на его скорость, и разве нельзя постулировать причину, производящую это перемещение? И даже, если совершенно отвлечься от движения, разве нельзя считать изменением простое различие в моментах, в какие мы рассматриваем тело, и требовать силу, которая поддерживала бы покой, несмотря на течение времени? Лучшее доказательство, что все эти требования могут быть выставлены во имя причинности, это тот факт, что все они действительно были выставлены. Поэтому нельзя видеть в силе, которая, согласно закону причинности, отвечает изменению только одного определенного элемента, а именно скорости, – простую причину, постулируемую a priori для всякого изменения.

Но быть может понятие силы прямо извлечено из опыта? В защиту этого взгляда охотнее всего ссылаются на катящийся по гладкой поверхности шар, скорость которого тем менее замедляется, чем глаже отполирована поверхность, так что при уменьшении сопротивления движение, по-видимому, все более приближается к равномерному. Но что позволяет нам сказать, что это сопротивление – единственная сила, обнаруживающаяся в данном явлении? Что позволяет нам, говоря вообще, перечислять определенные силы, проявлявшаяся в некотором событии, раз мы, разбирая движение, перешагнули за первоначальное понятие силы, как непосредственно-ощутимого давления или импульса; раз мы, другими словами, имеем дело с силами, отвечающими движениям, которые совершаются без малейшего следа каких бы то ни было статических эффектов10. Итак, и опыт не более чем априорные доводы может заставить нас признать, что та сила, о которой говорится в законе инерции, дана нам в виде природного факта. Сам же закон инерции приобретает характер определения, заранее точно фиксирующего условия, при которых следует говорить о силе, а именно в случае, где движение не будет одновременно равномерным и прямолинейным.

Спрашивается далее: как будет измеряться сила? Какое направление и какую интенсивность припишем мы ей? Основные принципы рациональной механики устанавливают на этот счет следующие правила:

1. Направление силы совпадает с направлением ускорения, т. е. с геометрическим вектором, который можно построить в любой точке траектории движущегося тела, зная кинематический закон движения, и который в известном смысле является отображением изменения скорости.