Естествознание и математика

Большинство теорий различных отраслей современного естествознания основаны на математическом описании строгой логической структурой. Рассмотрим характерный пример анализа логической структуры доказательства, позволяющего сделать правильный вывод, даже не обращаясь к эксперименту как необходимому элементу естественно-научной истины. Доказательство касается того, что все тела падают с одинаковой скоростью. Оно изложено Галилеем в книге "Беседы и математические доказательства, касающиеся новых отраслей науки" (1638). Опровергая утверждение Аристотеля о том, что более тяжелые тела падают с большей скоростью, чем легкие (что в то время было актом огромного мужества), Галилей приводит следующее рассуждение. Допустим, Аристотель прав, и более тяжелое тело падает быстрее. Скрепим два тела - легкое и тяжелое. Тяжелое тело, стремясь падать быстрей, будет ускорять легкое, а легкое, стремясь двигаться медленнее тяжелого, будет его тормозить. Поэтому скрепленное тело будет двигаться с промежуточной скоростью. Но оно тяжелее, чем каждая из его частей, и должно двигаться не с промежуточной скоростью, а со скоростью большей, чем скорость более тяжелой его части. Возникло противоречие, и, значит, исходное предположение неверно.

Приведенный пример иллюстрирует, насколько сильна логика рассуждений, присущая, как правило, математическому доказательству. Однако это не означает, что следует ограничиваться только подобного рода доказательствами.

Выдающийся английский физик, создатель классической электродинамики и один из основоположников статистической физики Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) считал, что "следуя (только) математическому методу, мы совершенно теряем из виду объясняемые явления, и поэтому не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи, хотя и можем предвычислить следствия из данных законов. С другой стороны, останавливаясь на физической гипотезе, мы уже смотрим на явление как бы через цветные очки и становимся склонными к той слепоте по отношению к фактам и поспешности в допущениях, которые способствуют односторонним объяснениям".

При этом он подчеркивал важность физического образа того или иного явления: "Мы должны найти такой прием исследования, при котором мы могли бы сопровождать каждый свой шаг ясным физическим изображением явления, не связывая себя в то же время какой-нибудь определенной теорией, из которой заимствован этот образ . Для составления физических представлений следует освоиться с физическими аналогиями, под которыми я разумею то частное сходство между законами в двух каких-нибудь областях явлений, благодаря которому одна область является иллюстрацией для другой".

Приведенные высказывания Максвелла убеждают: только при всестороннем глубоком изучении объектов и явлений возможно познание гармонии природы, породившей человеческий разум. Однако существует ли гармония вне разума? Однозначный ответ на данный философский вопрос дал известный ученый Анри Пуанкаре, профессионально владеющий не только философией, но и математикой и физикой, что придает его высказыванию особую ценность, и тем более, что речь идет о таком неисчерпаемом предмете рассуждений, как гармония природы в математическом понимании. Как бы ни относились рьяные материалисты к высказыванию авторитетного мыслителя Пуанкаре, вряд ли им удастся аргументировано опровергнуть наделенные глубокой мыслью его слова: "Но та гармония, которую человеческий разум полагает открыть в природе, существует ли она вне человеческого разума? Без сомнения - нет; невозможна реальность, которая была бы полностью не зависима от ума, постигающего ее, видящего, чувствующего ее. Такой внешний мир, если бы даже он и существовал, никогда не был бы нам доступен. Но то, что мы называем объективной реальностью, в конечном счете, есть то, что общо нескольким мыслящим существам и могло бы быть общо всем. Этой общею стороной, как мы увидим, может быть только гармония, выражающаяся математическими законами. Следовательно, именно эта гармония и есть объективная реальность, единственная истина, которой мы можем достигнуть; а если я прибавлю, что универсальная гармония мира есть источник всякой красоты, то будет понятно, как мы должны ценить те медленные и тяжелые шаги вперед, которые мало-помалу открывают ее нам .