Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной - Джонджо МакФадден

что наука имеет дело не с сущностями, а с суждениями о них в рамках наших моделей. Самое большее, на что мы можем рассчитывать, чтобы эти суждения не расходились с суждениями, продиктованными другими моделями, например с теми, которые представляют результаты эксперимента (другое суждение). Если суждения не противоречат друг другу, мы получаем достоверную модель мира – науку. Это не означает, что наша модель безоговорочно верна, а только то, что ее ошибочность не доказана. Наша модель существует не в реальном мире, как утверждал Аристотель, и не в мистическом мире, как полагал Платон, а, по мнению Оккама, в наших головах. Конечная реальность всего сущего в мире – вне пределов нашей досягаемости и так же непостижима, как непознаваемый и всемогущий Бог Оккама.

Мы еще не раз вернемся к свойствам моделей, поскольку они непосредственно связаны с ролью бритвы Оккама в науке. А пока хотелось бы отметить, что закон тяготения Ньютона называется всемирным или универсальным, потому что он применим ко всем объектам Вселенной. Это определение не используется в отношении законов механики, которым не подчиняется микромир. Однако законы Ньютона в сочетании с бритвой Оккама оказались чрезвычайно эффективны в широком диапазоне объектов, от планет до мельчайших частиц и, конечно, яблок, заложив основы технологий, которые изменили наш мир.

12

Как заставить движение работать

ГРАФ И ПУШКА

25 января 1798 года, спустя более 70 лет после смерти Ньютона, в Лондонском королевском обществе была представлена работа графа Румфорда «Экспериментальное исследование источника тепла, возбуждаемого трением» (An Experimental Inquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited by Friction). В ней описывался эксперимент, в котором в пушечном стволе высверливается цилиндрическая камера для ядра и пороха.

Чтобы просверлить отверстие в твердом металле, нужно применить недюжинную ньютонову силу. Румфорд для этого использовал двух ломовых лошадей. Лошади, привязанные к колесу, ходили по кругу, приводя колесо в движение со скоростью 32 оборота в минуту. В ступице колеса ремнями был закреплен пушечный ствол, в спиленный конец которого вставлялось стальное сверло; ствол и сверло были погружены в резервуар с водой. Одетый в бриджи военного кроя, камзол до колен, жилет, с шейным платком и в шляпе-треуголке, граф спокойно наблюдал за ходом работ. Однако удивлению других зрителей не было предела, когда спустя два часа после начала сверления выделилось такое количество тепла, что вода закипела. Сам Румфорд комментирует это так: «Изумление окружающих, увидевших, как такая масса воды закипает без огня, было неописуемо»[312]. Граф показал, что между теплотой и движением существует связь.

ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛОТА?

Настоящее имя графа Румфорда – Бенджамин Томпсон. Он родился в 1753 году в семье скромного фермера в маленьком городке Вуберн к северу от Бостона в штате Массачусетс, США. Прошло всего 120 лет с тех пор, как корабль «Мэйфлауэр» отправился к берегам Нового Света, и вот уже первые поселения колонистов, такие как Бостон, превратились в самостоятельные экономические центры. После неудачного опыта работы помощником в лавке у бакалейщика, а затем в качестве врача Томпсон получил должность школьного учителя. В возрасте 19 лет благодаря удачной женитьбе на молодой вдове богатого землевладельца ему удалось подняться по социальной лестнице: тридцатидвухлетняя Сара Рольф была одной из самых состоятельных женщин в колонии – она владела землей и недвижимостью в городе Румфорд в Нью-Гэмпшире. Так Томпсон стал богатым землевладельцем, а вскоре был назначен майором милиции Нью-Гэмпшира. Когда в 1775 году вспыхнула Война за независимость, он стал работать на английскую разведку. После того как британские войска потерпели поражение в Бостоне, он, оставив жену и маленькую дочь, отправился в Лондон, где ему удалось подыскать себе место военного советника по комплектованию личного состава и материальному обеспечению армии Великобритании.

Работая на английское правительство, Томпсон заинтересовался военной техникой и занялся исследовательской работой. В 1779 году его эксперименты принесли ему членство в Лондонском королевском обществе. Однако из-за обвинений в шпионаже в пользу Франции он вынужден был прервать работу и бежать на континент. Там он поступил на службу к курфюрсту Баварии, получив должность военного советника в Мюнхене. Своими многочисленными изобретениями, такими как полевая армейская кухня, передвижные котлы, скороварка, он снискал расположение курфюрста, который удостоил его титула графа Священной Римской империи, причем титульным графством был назван Румфорд, где он жил до отъезда из Северной Америки.

Свой самый знаменитый опыт по сверлению пушечных стволов Томпсон осуществил, работая суперинтендантом в мюнхенском арсенале. Вот как он описывает свои наблюдения: «Когда в недавнее время я выполнял функцию верховного надзора над сверлением пушек в мюнхенском арсенале, то я был поражен огромным количеством теплоты, получаемым пушкой за короткое время при ее сверлении»[313]. Эффект выделения тепла при трении известен издавна, с тех пор, когда древний человек пытался добыть огонь при помощи трения деревянных палочек, однако никто не видел ничего особенного в этом действии. Это похоже на случай с яблоком Ньютона, когда лишь проницательному уму под силу увидеть в обыденном явлении научное открытие. На этот раз это было открытие природы теплоты.

Теплота стала предметом серьезных дебатов в XVIII веке. В Древнем мире тепло ассоциировалось исключительно с огнем, который греки считали одним из четырех основных элементов наряду с землей, водой и воздухом. По мере того как в XVIII веке набирала обороты промышленная революция, возрастала и потребность в знаниях о том, что представляет собой теплота и как она связана с работой парового двигателя. Столетием ранее немецкие ученые, занимавшиеся химией и алхимией, Георг Эрнст Шталь (1659–1734) и Иоганн Иоахим Бехер (1635–1682) предложили первый ключ к разгадке, обратив внимание на то, что деревянное полено, сгорая, теряет массу. Они назвали выделяющееся из горючего материала вещество «флогистон» (от греч. phlox – пламя) и предположили, что именно эта огненная субстанция играет главную роль в процессах горения и выделения тепла. Кроме этого, они заявили, что во время дыхания происходит процесс, аналогичный горению, при котором высвобождается флогистон, согревающий тело человека, затем флогистон поглощается растениями, накапливается в древесине и снова высвобождается при сгорании, чем и завершается экоцикл флогистона.

Теория флогистона казалась вполне рациональной, поскольку с ее помощью можно было объяснить многие факты. Однако ее сторонники не учли совет Роберта Бойля о том, что в поисках подтверждения своих научных догадок следует ограничиваться простейшими гипотезами, которые составляют основу «хороших и превосходных теорий». Немецкий химик Иоганн Генрих Потт (1692–1777) утверждал, что флогистон является главным «активным началом существования неживой материи в природе», «основой цвета» и «главным фактором ферментации».

Подобно всем идеям, не имеющим четкого описания, теория флогистона легко впитывала новое. В 1774 году английский ученый Джозеф Пристли (1733–1804) выделил из воздуха