จุดเริ่มต้นของทัศนะเชิงกล ตอนที่ 9 - ฉากหลังเชิงปรัชญา

ผลของการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์บ่อยครั้งมากที่บังคับให้เปลี่ยนทัศนะเชิงปรัชญาของปัญหาต่าง ๆ ซึ่งแผ่ไปไกลเกินกว่าแวดวงที่จำกัดของตัววิทยาศาสตร์เอง เป้าหมายของวิทยาศาสตร์คืออะไร? อะไรที่เราต้องการจากทฤษฎีซึ่งพยายามที่จะอธิบายธรรมชาติ? คำถามเหล่านี้แม้ว่าจะเกินขอบเขตของฟิสิกส์เกี่ยวข้องกับมันอย่างลึกซึ่ง เพราะวิทยาศาสตร์สร้างเนื้อหาจากสิ่งซึ่งมันถือกำเนิดขึ้น การวางหลักเกณฑ์ทั่วไปเชิงปรัชญาจะต้องถูกวางรากฐานบนผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ แต่พอถูกสร้างและได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางแล้ว บ่อยครั้งที่เดียวที่มันมีอิทธิพลต่อการพัฒนาต่อไปของความคิดทางวิทยาศาสตร์โดยการชี้ให้เห็นหนึ่งในแนวของวิธีปฏิบัติที่เป็นไปได้จำนวนมาก การก่อการกบฏต่อทัศนะที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปที่ประสบความสำเร็จ จบลงด้วยการพัฒนาที่ไม่คาดคิดมาก่อนและที่ต่างกันโดยสิ้นเชิงซึ่งกลายเป็นแหล่งกำเนิดของลักษณะเฉพาะเชิงปรัชญาใหม่ ๆ ข้อสังเกตเหล่านี้จำต้องฟังดูคลุมเครือและไร้จุดหมายจนกว่าจะได้รับการอธิบายโดยตัวอย่างที่ถูกอ้างจากประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์

ในที่นี้เราพยายามทีจะอธิบายความคิดเชิงปรัชญาแรกสุดเกี่ยวกับเป้าหมายของวิทยาศาสตร์ ความคิดเหล่านี้มีอิทธิพลอย่างมากต่อการพัฒนาของฟิสิกส์ จนกระทั่งเมื่อเกือบหนึ่งร้อยปีที่แล้ว เมื่อมีการบังคับให้ทิ้งมันโดยหลักฐานใหม่ ข้อเท็จจริง และทฤษฎีใหม่ ๆ ซึ่งเมื่อคราวของมันมาถึงได้สร้างฉากหลังใหม่สำหรับวิทยาศาสตร์

ในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ทั้งหมดจากปรัชญากรีกถึงฟิสิกส์ยุคใหม่ได้มี ความพยายามอยู่ตลอดเวลาที่จะเปลี่ยนสิ่งที่ดูว่าซับซ้อนของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติให้เป้นความคิดและความสัมพันธ์ที่เป็นพื้นฐานง่าย ๆ จำนวนหนึ่ง นี่เป็นหลังฐานที่เป็นรากฐานทางปรัชญาเชิงธรรมชาติทั้งมวล มันถูกแสดงออกมาแม้แต่ในงานของผู้สนับสนุนของเรื่องอะตอม ยี่สิบสามศตวรรษที่แล้ว เดโมคริตุสได้เขียนว่า :







โดยข้อตกลงหวานก็คือหวาน โดยข้อตกลงขมก็คือขม โดยข้อตกลงร้อนก็คือร้อน โดยข้อตกลงหนาวก็คือหนาว โดยข้อตกลงสีก็คือสี แต่ในความเป็นจริงมีอะตอมและที่ว่างหรืออีกนัยหนึ่งคือ วัตถุต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับประสาทสัมผัสถูกสมมติว่าเป็นจริงและเป็นเรื่องปกติที่จะมองว่ามันเป็นเช่นนั้นแต่ในความเป็นจริงมันไม่ใช่ อะตอมและที่ว่างเท่านั้นที่เป็นจริง







ความคิดนี้คงอยู่ในปรัชญาโบราณซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าสิงที่คิดขึ้นอย่างวิจิตรพิศดารโดยจินตนาการกฎของธรรมชาติที่โยงเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นภายหลังเข้าด้วยกันไม่เป็นที่รู้จักของชาวกรีก วิทยาศาสตร์ที่โยงทฤษฎีและการทดลองเข้าด้วยกันที่จริงเริ่มต้นด้วยงานของกา ลิเลโอเราได้ติดตามเงื่อนงำเริ่มแรกที่นำไปสู่กฎของการเคลื่อนที่ ตลอดสองร้อยปีของการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์ แรง และวัตถุเป็นแนวความคิดที่เป็นรากฐานของความเพียรพยายามทั้งมวลที่จะเข้าใจธรรมชาติ เป็นไปไม่ได้ที่จะนึกภาพสิ่งหนึ่งโดยไม่มีอีกสิ่งหนึ่ง เพราะว่าวัตถุแสดงให้เห็นการมีอยู่จริงของมัน ที่เหมือนเป็นแหล่งกำเนิดของแรงโดยการกระทำของมันต่อวัตถุอื่น









เราลองพิจารณาตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือ อนุภาคสองอนุภาคที่มีแรงกระทำระหว่างมัน แรงที่ง่ายที่สุดที่จะนึกภาพได้ก็คือแรงของการดึงดูดและการผลัก ในทั้งสองกรณีเวกเตอร์แรงอยู่บนเส้นที่เชื่อมโยงจุดวัตถุต่าง ๆ เข้าด้วยกัน ความต้องการความเรียบง่ายนำไปสู่ภาพจินตนาการของอนุภาคต่าง ๆ ที่ตึงดูดกันหรือผลักกัน ; สมมติฐานอื่น ๆ เกี่ยวกับทิศทางของแรงที่

กระทำจะให้ภาพจินตนาการที่ยุ่งยากมากขึ้น เราจะสร้างสมมติฐานที่ง่ายพอ ๆ กันเกี่ยวกับความยาวของเวกเตอร์ของแรงได้หรือไม่? ถึงแม้เราต้องการที่จะหลีกเลี่ยงสมมติฐานต่าง ๆ ที่พิเศษเกินไป เรายังอาจพูดอะไรอย่างหนึ่งได้คือ แรงระหว่างอนุภาคที่กำหนดให้สองอนุภาคใด ๆ จะขึ้นอยู่กับระยะทางระหว่างมันเท่านั้น คล้าย ๆ แรงโน้มถ่วง นี่ดูเหมือนจะง่ายพอเราอาจนึกภาพแรงที่ยุ่งยากมากขึ้นได้อย่างเช่น แรงซึ่งอาจจะขึ้นอยู่กับไม่เพียงระยะทางเท่านั้น แต่ขึ้นอยู่กับความเร็วของอนุภาคทั้งสองด้วย โดยเหตุที่ว่าวัตถุและแรงเป็นแนวความคิดที่เป็นพื้นฐานของเรา เราแทบจะไม่อาจนึกภาพสมมติฐานที่ง่ายกว่าสมมติฐานที่ว่าแรงกระทำตามแนวที่ โยงอนุภาคต่าง ๆ เข้าด้วยกันและขึ้นอยู่กับระยะทางเท่านั้นได้ แต่เป็นไปได้หรือไม่ที่จะอธิบายปรากฏการณ์เชิงฟิสิกส์ทั้งมวลประเภทนี้ด้วยแรงประเภทนี้เพียงอย่างเดียว?



ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ของกลศาสตร์ในทุกสาขาของมันความสำเร็จที่น่าประทับใจของมันในการพัฒนาดาราศาสตร์การประยุกต์ความคิดต่าง ๆ ของมันไปใช้กับปัญหาที่ดูเหมือนว่าต่างกัน และมีลักษณะที่ไม่ใช่เชิงกล สิ่งเหล่านี้ทั้งหมดมีส่วนร่วมในความเชื่อที่ว่าเป็นไปได้ที่จะอธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติทั้งมวลในพจน์ของแรงง่าย ๆ ระหว่างวัตถุที่เปลี่ยนแปลงไม่ได้ ตลอดสองศตวรรษหลังจากสมัยของกาลิเลโอ ความเพียรพยายามเช่นนี้จะโดยตั้งใจหรือไม่ได้ตั้งใจ สิ่งนี้ถูกกำหนดอย่างชัดเจนโดยเฮล์มโฮลตช์ประมาณกลางศตวรรษที่สิบเก้า :




ดังนั้น ในที่สุดเราก็ค้นพบปัญหาของวิทยาสาสตร์วัตถุเชิงฟิสิกส์ ที่จะต้องอ้างอิงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติกลับไปยังแรงดึงดูดและแรงผลักที่เปลี่ยนแปลงไม่ได้ ซึ่งความรุนแรงของมันขึ้นอยู่กับระยะทางเพียงอย่างเดียว การแก้ปัญหานี้ได้เป็นเงื่อนไขของการเข้าใจธรรมชาติได้อย่างสมบูรณ์

ตามที่เฮล์มโฮลเล่าแนวของการพัฒนาของวิทยาศาสตร์จึงถูกกำหนดและทำตามแนวทางที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเข้มงวด :



และงานของงมันจะจบลงทันทีที่การเปลี่ยนแปลงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติให้เป็นแรงง่าย ๆ เสร็จสมบูรณ์ และข้อพิสูจน์นี้เมื่อคำนึงถึงข้อเท็จจริงว่า สิ่งนี้เป็นการเปลี่ยนสภาพเพียงอย่างเดียวเท่านั้น ซึ่งปรากฏการณ์ต่าง ๆ สามารถทำได้



กับนักฟิสิกส์ในศตวรรษที่ยี่สิบ ทัศนะนี่ดูเหมือนจะไม่น่าสนใจและง่าย ๆ ซื่อ ๆ มันจะทำให้เขากลัวเมื่อคิดว่าการผจญภัยที่ยิ่งใหญ่ของการศึกษาวิจัยอาจสิ้นสุดเร็วเหลือเกิน และไม่น่าตื่นเต้นได้ ถ้าภาพจินตนาการที่ถูกต้องแม่นยำอย่าแท้จริงของเอกภพเป็นที่ยอมรับชั่วนิรันดร์

แม้ว่าหลักการเหล่านี้จะเปลี่ยนการอธิบายเหตุการณ์ทั้งมวลให้เป็นแรงง่าย ๆ มันปล่อยคำถามที่เกี่ยวกับว่าแรงควรจะขึ้นอยู่กับระยะทางอย่างไรแน่ให้เปิดกว้างเอาไว้ เป็นไปได้ว่าสำหรับปรากฏการณ์ที่ต่างกัน การขึ้นอยู่กับระยะทางนี้จะต่างกัน ความจำเป็นของการนำประเภทของแรงที่ต่างกันจำนวนมากสำหรับเหตุการณ์ที่ต่าง กันมาใช้จากทรรศนะเชิงปรัชญาไม่น่าพอใจอย่างแน่นอน แต่อย่างไรก็ตามสิ่งที่เราเรียกกันว่า ทัศนะเชิงกล นี้ซึ่งส่วนใหญ่ถูกกำหนดอย่างชัดเจนโดยเฮล์มโฮลตซ์มีบทบาทที่สำคัญในสมัยของมัน การพัฒนาของทฤษฎีจลน์ของวัตถุเป็นหนึ่งในความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ถูก ชักจูงใจโดยตรงต่อทัศนะเชิงกล ก่อนจะเป็นพยานของการเสื่อมลงของมัน เราลองยอมรับทรรศนะที่นักฟิสิกส์ของศตวรรษที่แล้วที่เป็นการชั่วคราวและดูว่าข้อสรุปอะไรที่เราอาจได้จากภาพจินตนาการเกี่ยวกับโลกภายนอนของเขา