Философия и методология науки

Рассмотрим в качестве иллюстрации историю открытия закона Кулона, известного каждому со школьной скамьи. Интересно и поучительно при этом обратить внимание на то, насколько различны и противоречивы те картины, которые предлагают нам по этому поводу историки физики.

Известный специалист по теории упругости и сопротивлению материалов С.П.Тимошенко пишет о Ш. Кулоне следующее: «Он изобрел для измерения малых электрических и магнитных сил весьма чувствительные крутильные весы, а в связи с этим исследовал прочность проволоки на кручение».

Получается так, что Ш. Кулон с самого начала исходил из задачи измерения сил взаимодействия электрических зарядов и в поисках решения этой проблемы каким-то чудом изобрел новый прибор. Что касается его работ по теории упругости, то они представляют собой нечто вторичное и целиком вытекают из идеи построения крутильных весов. Перед нами пример непостижимого для окружающих гениального озарения. Ни о каких программах здесь не может быть и речи.

Но так ли это?

Обратимся к некоторым фактам биографии Ш.Кулона. По образованию он — инженер. Поступив на военную службу, Ш.Кулон попадает на остров Мартинику, где на протяжении девяти лет принимает участие в строительных работах. Свой опыт инженера он обобщает в трактате, представленном в 1773 г. во Французскую Академию наук. Трактат посвящен строительной механике и изучению механических свойств материалов. Вернувшись во Францию, Ш.Кулон и здесь работает в качестве инженера и продолжает свои научные изыскания в той же области. Уже в 1777 г. он публикует исследования об измерении кручения волос и шелковых нитей, а позднее, в 1784 г. присоединяет к ним мемуар о кручении металлических проволок. Две последние даты очень важны, если учесть, что первая работа Ш.Кулона, посвященная его знаменитому закону, появилась только в 1785 г., т.е. через восемь лет после того, как он занялся кручением нитей.

О чем все это говорит?

Прежде всего о том, что исследования Ш.Кулона по теории упругости носили совершенно самостоятельный характер и никак не вытекали из идеи измерения электрических или магнитных взаимодействий. Ш.Кулон — инженер и по интересам, и по роду работы, а его исследования целиком укладываются в рамки традиции или, если угодно, парадигмы строительной механики и теории упругости. Здесь, кстати, все, что он делает вполне естественно и понятно и никак не нуждается в предположении гениального озарения.

Итак, по крайней мере одна научная программа в работах Ш.Кулона налицо.

Как же осуществляется переход к исследованиям в области электричества?

В «Истории физики» Б.И.Спасского читаем следующее: «Для определения силы взаимодействия между электрическими зарядами Кулон построил специальный прибор — крутильные весы. Конструируя этот прибор, Кулон применил ранее открытый им закон пропорциональности между углом закручивания упругой нити и моментом силы».

Б.И.Спасский, в отличие от С.П.Тимошенко, не считает, что исследования Ш. Кулона по теории упругости носили вторичный характер и вытекали из задачи построения крутильных весов. Создавая эти весы, Кулон просто использовал уже открытый им ранее закон закручивания проволоки. Б.И.Спасский, однако, как и С.П.Тимошенко, настаивает, что весы построены специально для электрических измерений.

Но так ли это?

Парадокс заключается в том, что крутильные весы Ш.Кулону вовсе не надо было специально строить, они у него уже были задолго до того, как он приступил к определению силы взаимодействия между зарядами.

Весы уже были, их надо было только увидеть.

Действительно, та установка, которую Ш. Кулон использовал при изучении кручения нитей — это и есть крутильные весы. Ее нужно было только переосмыслить. В общем плане это выглядит так: изучив влияние явления X на явление Y, мы получаем возможность использовать Y как прибор при изучении X.

Но Ш. Кулон мог и не опираться на этот общий принцип, ибо у него был конкретный образец аналогичного функционального переосмысления экспериментальной установки в работах основателя теории упругости Роберта Гука. Исследуя деформацию спиральных и винтовых пружин, Р.Гук тут же осознает свои результаты как изобретение особых «философских весов», необходимых для того, «чтобы определять вес любого тела без применения гирь».

Иными словами, и здесь Ш.Кулон работал в рамках определенной традиции.

Итак, крутильные весы не нужно было специально ни изобретать, ни строить.

Кулону требовалось только понять, что, решая одну задачу, он, сам того не желая, решил и вторую.

Определяя, как угол закручивания нити зависит от действующей силы, он получил тем самым и метод измерения сил.

Но тут мы как раз и подходим к самому интересному. До сих пор Кулон работал, как мы уже отмечали, в традиции теории упругости и сопротивления материалов. Однако переосмыслить свою экспериментальную установку и осознать ее как весы, он смог только благодаря другой традиции, традиции измерения. Эта последняя определяет совершенно новую точку зрения на происходящее, она только и ждет, чтобы подхватить побочный результат предыдущей работы.