Vytautas Bieliauskas

Kazimieras
Bradūnas

Jonas
Grinius

Paulius
Jurkus

Antanas
Vaičiulaitis

Juozas
Girnius

Leonardas
Andriekus

 
   
 
GALILĖJAS IR DINAMIKOS MOKSLO RAIDA PDF Spausdinti El. paštas
Galilėjas turėjo tokią didelę įtaką ne tik mokslo, bet ir aplamai kultūros istorjioje, kad įvairiausios teorijos bando pasinaudoti jo autoritetu. Jo vardas dažnai pasisavinamas, nors ir neturima tam jokio istorinio pagrindo. Tuo būdu viduramžių civilizacijos priešai iškelia Galilėją kaip pirmą mokslininką, staiga iškilusį iš "tamsiųjų amžių". Aristotelio priešininkai daro jį platoniku. Pozityvizmo šalininkai bando įrodyti, kad Galilėjas sukūrė empirinį mokslą pagal Francis Bacono pasiūlytą modelį. Pagaliau, kai kas jį įsivaizduoja antiklerikalu, kovojusiu prieš Bažnyčios tamsius sąmokslus, šitokios polemikos sūkuriuose istorinis Galilėjo asmuo ir jo veikla visiškai pražūva ir lieka tik iškamša, pritaikoma bet kuriam tikslui. Neseniai praėjusi Galilėjo gimimo 400 metų sukaktis duoda progą peržvelgti istorinius duomenis ir išryškinti Galilėjo mokslinius laimėjimus, atskiriant juos nuo populiarių legendų, šios trumpos apžvalgos rėmuose mėginsime įvertinti Galilėjo vaidmenį dinamikos mokslo pagrindų kūrime.

Visi yra girdėję pasaką apie Galilėją ir pakrypusį Pizos bokštą: Galilėjas nuo šio bokšto numetęs du nelygaus svorio kūnus, kurie pasiekę žemę per tą patį laiką. Iš to jis padaręs išvadą, kad Aristotelio fizika yra neteisinga, ir sukūręs naują dinamikos teoriją. Ar Galilėjas šį eksperimentą įvykdė ar ne, labai sunku įrodyti, nes jis pats apie tai savo raštuose nekalba. Mokslo istorikai mano, kad šis įvykis buvo sugalvotas Galilėjo biografo Viviani. Tačiau ir teigiamo atsakymo atveju lieka faktas, kad olandas Simonas Stevinus jau 1586 metais, taigi du ar tris metus prieš Galilėją, buvo panašų bandymą padaręs. Be grynai faktinio klausimo, dar svarbiau yra nuspręsti, ar šios legendos interpretacija derinasi su Galilėjo mokslinėmis teorijomis, paskelbtomis apie 1590 m. jo veikale "De motu gravium".

Prisiminkime keletą Aristotelio fizikos bruožų. Aristotelis žiūrėjo į pasaulį kaip į organišką sistemą, kurioje kiekvienas kūnas turi savo natūralią vietą: sunkūs kūnai apačioje, o lengvi viršuje. Dangaus kūnai (žvaigždės, planetos, saulė) yra esmiškai skirtingi nuo žemiškųjų ir tam tikra prasme tobuli ir nekintantys. Visi daiktai ieško savo natūralios vietos. Taigi lengvi kūnai kyla aukštyn, o sunkūs krinta žemyn; juo sunkesni — juo greičiau. Aristotelis pagaliau prieina išvados, kad kritimo greitis yra proporcingas svoriui ir atvirkščiai proporcingas oro (ar kitos medžiagos) pasipriešinimui.

Galilėjas argumentavo prieš šią teoriją, įrodydamas, kad ji pati sau prieštarauja: jei du nevienodo svorio kūnai, iš kurių sunkesnis krinta greičiau, o lengvesnis lėčiau, yra sujungiami, tai antrasis turėtų pristabdyti pirmąjį, ir junginio greitis būtų didesnis už lengvosios dalies, bet mažesnis už sunkiosios greitį. Iš kitos pusės, sudėjus abu kūnus gauname sunkesnį svorį, ir jis turėtų kristi greičiau už abi dalis. Taigi Aristotelio teorija duoda dvi priešingas išvadas ir yra nepatikima. Tačiau Galilėjas šią taiklią kritiką pritaiko tik tos pačios medžiagos dalims. Jis tiki, kad skirtingo lyginamojo svorio kūnai turi skirtingus aristoteliškus "natūralius" greičius ir sako: "... jei jie yra paleidžiami nuo aukšto bokšto, švinas dideliu nuotoliu eina prieš medį; aš tai dažnai išbandžiau. ..".

Jei Galilėjas čia kalba apie Pizos bokšto bandymą, kas yra abejotina, tai jo reikšmė pasirodo visai kita, negu populiariai manoma. Galilėjas čia pasirodo dar stiprioje Aristotelio fizikos įtakoje, nors iš dalies ją ir atmeta. Iš tikrųjų, traktatas "De motu" pastato Galilėją tam tikroje Aristotelio kritikos tradicijoje, kurią galima atsekti gana toli į praeitį. Panašius argumentus jau VI a. vartojo neoplatonikas J. Philoponus, XI a. — ispanas mahometonas Ibn Badža (lotyniškai — Avempace) ir pagaliau pats Galilėjo mokytojas Giovanni Battista Benedetti. Tai įrodo Galilėjo santykį su ankstyvesnėmis mokslo srovėmis: taigi jos nebuvo, kaip dažnai tvirtinama, akligatviai, o laiptai į tikslesnį gamtos supratimą.

Aristotelio fizikoje pastovi priežastis duoda pastovią pasekmę, šio dėsnio interpretacija dinamikoje buvo, kad pastovi jėga duoda pastovų greitį. Tačiau Aristotelio kritikai pastebėjo, kad krintančio kūno greitis didėja, nors kritimo priežastis — žemės trauka arba "įtaka" — lieka ta pati. Galilėjas šią problemą pradžioje analizavo grynai kinematiniu atžvilgiu. Nespėliodamas apie žemės traukos esmę, jis studijavo patį kritimo vyksmą. Pirma jo hipotezė — gamtos dėsniai yra paprasti: taigi, jis galvoja, greitis kinta vienodai (uniformiškai). Bet yra dvi galimybės: greitis gali būti proporcingas laikui arba nuotoliui. Panašių klausimų matematinis sprendimas išsivystė scholastinės filosofijos rėmuose iš studijų apie kokybių keitimąsi, arba "intensio et remissio formarum" problemą. Ypatingai šioje srityje buvo aktyvūs Mertono kolegijos filosofai Oksforde ir taip pat vyskupas Nicolas Oresme (m. 1382) Prancūzijoje, kuris naudojo geometrinius braižinius savo teoremoms įrodyti. Tuo būdu XIV -me šimtmetyje atsirado kinematikos mokslas, kurio vienas iš svarbiausių išradimų buvo vad. Mertono taisyklė: turime du kūnus. Pirmasis juda pastoviu greičiu, o antrasis pradeda iš vietos, ir jo greitis didėja proporcingai laikui. Jei po tam tikro laiko antrojo kūno momentalus greitis yra dvigubai didesnis už pirmojo pastovų greitį, abu bus nukeliavę tą patį nuotolį.

Galilėjas iš pradžių priėmė hipotezę, kad krintančio kūno greitis yra proporcingas kritimo aukštumui; tai buvo klaidinga prielaida (ją dar pakartojo Beeckman ir Descartes). Tik po kelių metų, nuolat grįždamas prie šio klausimo, jis priėjo dėsnį, kad greitis yra proporcingas kritimo laikui. Iš to seka išvada, kad kritimo aukštumas yra proporcingas kritimo laikui kvadrate. Prie to jis dar prideda kad, nežiūrint medžiagos, visi kūnai kristų tuo pačiu greičiu, jei nebūtų oro pasipriešinimo. Kadangi oras labiau stabdo lengvus kūnus, tuo galima išaiškinti skirtingus kritimo greičius. Toliau vystydamas šią teoriją, jis galvoja, kad, didėjant greičiui, didėja ir oro pasipriešinimas, kol pagaliau pasipriešinimo jėga yra lygi ir priešinga traukos jėgai ir kūnas juda pastoviu greičiu. Taip Galilėjas prieina visiškai antiaristotelišką išvadą, t. y. inercijos dėsnį: jei kūnas nėra veikiamas jokios jėgos, jis arba stovi vietoje, arba juda pastoviu greičiu. Tiesioginiai patikrinti šį dėsnį neleido ribota to laiko technika. Užuot to, Galilėjas laisvą kūno kritimą lygina su sviedinio riedėjimu ant nuožulnios plokštumos, šis eksperimentas priveda jį prie kito inercijos dėsnio formulavimo: būtent — ant lygios plokštumos sviedinys riedės be sustojimo. Tačiau šį dėsnį Galilėjas greitai modifikuoja: neriboto pasaulio sąvoka, kurią implikuoja neribotas judesys ant lygios plokštumos, jam yra nepriimtina. Lygią plokštumą jis paverčia į sferinį žemės paviršių, ant kurio būtų galimi inerciniai judesiai, ši "sferinė inercija" yra viena išraiška Galilėjo tiesiog pitagoriško nusistatymo, kad apskriti judesiai yra tobulesni. Arba — gal tai Aristotelio įtakos paskutinė liekana. Iš tikrųjų, net ir astronomijoje jis nepriėmė Keplerio apskaičiuotų elipsinių planetų orbitų, bet visuomet laikėsi apskritų.

Peržvelgus Galilėjo darbus dinamikos moksle, kurių čia davėme tik porą būdingų pavyzdžių, tenka padaryti išvadas, priešingas populiarioms tezėms apie mokslo istoriją ir filosofiją. Dažnai girdima, kad visi viduriniai amžiai (apie dešimt šimtmečių) buvę visiškai tušti mokslo atžvilgiu; ir štai atsiradęs Galilėjas, kuris vienu mostu sukūręs dinamikos mokslą. Kiek ši pažiūra yra klaidinga, galime įsitikinti studijuodami Galilėjo jaunystės raštus. Ten jį matome, nors jau priešingą aristotelizmo dėsniams, bet prieinantį prie problemų tuose pačiuose scholastiniuose rėmuose, kurie buvo naudoti ir jo pirmatakų. Taigi Galilėjas, kaip ir visi mokslininkai, nedirbo intelektualinėje tuštumoje. Jo studijos Pi-zos universitete supažindino jį su viduramžių moksline tradicija: tai yra aišku iš jo vartotų metodų. Mokslinė pažanga vyksta nuolatiniu sąvokų ir teorijų kritišku pervertinimu. Taigi, ir pabrėždami Galilėjo sąryšį su vidurinių amžių fizika, nemanome nuvertinti jo genijaus, bet jį labiau išryškinti, parodant, kaip jis sugebėjo performuluoti senus klausimus ir jiems duoti aiškius atsakymus.

Mokslinis metodas dažnai yra suprantamas kaip faktų rinkimas, iš kurių vėliau padaromos bendros išvados, ši samprata rado pirmą aiškią išraišką Francis Bacono raštuose ir vėliau buvo pakartota kiekvieno empiristo ir pozityvisto. Taigi ir Galilėjas neretai buvo išgarsintas kaip šios rūšies pozityvistinio mokslo atstovas. Tačiau, skaitant jo raštus, susidaro visai kitas įspūdis. Niekur nematome, kad jis būtų sistemiškai eksperimentavęs ar iš bandymų daręs išvadas. Jo svarbiausi eksperimentai buvo atlikti mintyje; pagal E. Macho išsireiškimą, tai buvo "Gedankenexperimente". Galilėjas idealizuoja fizinę padėtį, atskiria keletą tiksliai apibrėžtų elementų, sukuria tam tikras sąvokas, kurias matematiškai analizuoja ir gauna išvadas. Šias išvadas jis bando patikrinti eksperimentais; bet jie nėra tobuli ir tik apytikriai šį tikslą pasiekia. Laisvo kūnų kritimo dėsnis galioja tik visiškoje tuštumoje; taigi suprantama, kad jis negalėjo būti ore darytų eksperimentų loginė išvada. Eksperimentai yra tik teorijos bandymai, atliekami netobulose sąlygose. Galilėjo raštai, ypač jo "Pokalbiai apie du naujus mokslus", rodo jį tą aiškiai supratus.

Mokslinės teorijos ir mokslinio metodo problema kartais padaroma atskiru bendros indukcijos problemos atveju, čia ne vieta šio klausimo filosofinei studijai. Pastebėkime tiktai, kad "grynų" faktų nėra: pats faktų aprašymas jau reikalauja tam tikrų teorinių rėmų. Taigi ir elementariausias eksperimentavimas jau reiškia hipotezės priėmimą. Toliau: jei teorija tikrai yra loginė išvada iš riboto skaičiaus faktų, tai ji tik tiems faktams ir tegalioja. Tuo tarpu žinome, kad sėkmingas teorijos apimtis yra daug platesnė, negu net iš karto tikėta. Nuoseklus pozityvistas indukcijos problemos neišsprendžia, bet, tvirtindamas faktų primatą, paneigia teorijos reikšmę, kaip tai padarė tarp kitų David Hume, Ernst Mach ir Rudolf Carnap. Priešingai šiam kraštutiniam nusistatymui, kiekvienas fizikas, jų tarpe ir Galilėjas, kuria teorijas ir jų patikimumą patikrina bandymais. Iš tikrųjų, indukcijos problema moksle neegzistuoja. Fizinė teorija nėra faktų rinkinys, bet yra proto kūrinys, kaip ir menas, atremtas į paprastumo ir grožio sąvokas.

 
 
Sukurta: Kretingos pranciškonai