November 25th, 2016

Предыстория научных революций: от прото-теории относительности до прото-грамматики

Черновик про "прото-грамматику" и другие "прото-" теории. Замечания и уточнения приветствуются.

_________________________________________________________________________________________________________________
Предыстория научных революций: от прото-теории относительности до прото-грамматики

В этом эссе я хочу обсудить историю нескольких довольно известных научных открытий, точнее, новых научных теорий. При этом я постараюсь рассказать о них под необычным углом зрения. Дело в том, что любая революционная теория имеет свою предысторию.

Большинство современных научных работ обусловлено возможностью провести новые измерения. Например, в той области, которой я занимаюсь профессионально, трибологии (исследовании трения), появление новых приборов (допустим, сканирующего атомно-силового микроскопа, позволяющего измерять силу трения на нано-масштабе) сделало возможным измерить трение на почти атомарном уровне. В результате, начиная с 1990х появилось большое количество новых публикаций, и возникла новая научная дисциплина – нано-трибология.

Однако не всегда новые научные направления связаны с появлением новых эксперимeнтальныx данных. Зачастую все необходимое для появления нового знания уже имеется, и не хватает самого последнего толчка для приведения его в систему. Oбратить внимание на такое "прото-знание", существующее в некоторой зачаточной форме, на мой взгляд, крайне интересно для понимания того, как возникают новые теории.

* * *


Начну с одного из самых знаменитых открытий в истории современной науки - со специальной теории относительности (СТО), созданной Эйнштейном в 1905 году и изменившей представления о пространстве, времени и движении. Согласно СТО, для описания движения следует использовать не галилеевы, а лоренцовы преобразования координат. Это приводит к контр-интуитивным последствиям, в частности, к невозможности превысить скорость света.

Обычно считается, что толчком для развития теории Эйнштейна были опыты Майкельсона-Морли (1887 год), установившие постоянство скорости света. Однако это не совсем так. Сам Эйнштейн отмечал, что опыты Майкельсона-Морли не имели решающего значения при создании СТО.

Дело в том, что центральные положения СТО формально вытекают уже из уравнений электродинамики Максвелла (сформулированных около 1865). Эти уравнения обладают симметрией относительно группы преобразований Лоренца, а не Галилея. Таким образом, СТО, по крайней мере, в принципе, можно вывести логически, зная уравнения Максвелла. Если представить фантастический искусственный сверхинтеллект, который мог бы делать логические выводы из всех логических предпосылок, то как только ему на ввод дали бы уравнения Максвелла, он, по идее, должен бы был выдать СТО на выходе! На деле же людям потребовалось сорок лет “блужданий по пустыне”, размышлений и интерпретаций, прежде чем СТО была сформулирована Эйнштейном.

Эйнштейн задумался о том, что проиcxодит с электромагнитным полем при движении и, последовательно применяя уравнения Максвелла, пришел к преобразованиям Лоренца и к СТО. Впрочем, эти преобразования уже были сформулированы самим Лоренцом в 1890е годы, а инвариантность уравнений Максвелла относительно этих преобразований была показана в работе Дж. Лармора в 1897 году. Пуанкаре использовал преобразования Лоренца в работе 1900 года.

Итак, за несколько лет до создания СТО в 1905 году многие уже понимали, что электромагнитные явления инвариантны относительно преобразований Лоренца. Этот период развития физики электромагнетизма вполне можно назвать “прото-релятивистским”. Ведь основные сведения, необходимые для формулировки СТО уже были известны, и уравнения записаны. Что же сделал Эйнштейн? Он предположил, что вообще все физические явления инвариантны относительно этих преобразований, и таким образом, преобразования Лоренца являются не свойством электромагнетизма, а свойством пространства и времени. То есть дал этому выводу совершенно новую интерпретацию.

* * *


Collapse )

Теперь я перехожу к, пожалуй, наиболее интересной теме – “прото-грамматике”. Первые грамматики греческого и латинского языков относятся к эллинистическим временам, III-I в до н. э. Грамматика входила в число "тривиума" семи свободных искусств, то есть обязательных для изучения университетских предметов. Появление первых грамматик арабского языка относят к VIII веку н. э. Грамматики древнееврейского языка появляются еще позже.

Из сказанного следует, что до X-XII века изучающие древнееврейский язык не знали, что есть прошедшее и будущее время, что есть корни и словообразовательные модели, знакомые сегодня любому. Как можно изучать язык и не осознавать такие, казалось бы, очевидные вещи, что одно и то же действие можно выразить в прошедшем времени, а можно в настоящем или будущем: "читал", но "читаю"? Возможно, какое-то интуитивное представление о грамматических категориях люди все же нащупывали, просто грамматик не составляли?

Работа иерусалимского гебраиста Арье Ольмана "החשיבה המטה-לשונית של חז"ל – זמן־אספקט־מודוס" ("Мета-языковое мышление у мудрецов Талмуда: время, вид, наклонение" в сборнике на иврите "материалы симпозиума израильского кружка лингвистов им. Хаима Розена", т. 19 (2013) стр. 15-38) как раз об этом. Ольман проанализировал много десятков высказываний мудрецов эпохи Талмуда, так или иначе вынужденных объяснять грамматические категории при толковании Библии, хотя само понятиe грамматических категорий не было им известно. Ольман показал, что в в этих высказываниях разбросаны зачатки грамматических идей. Мудрецы не составляли грамматик, но они понимали значение грамматических форм и синтаксических структур. Более того, в их текстах можно найти зачатки лингвистической терминологии:

“Мудрецы Талмуда чувствовали тонкие оттенки языковых категорий на теоретическом лингвистическом уровне. Если бы им пришлось писать теоретическую грамматику древнеееврейского языка (прежде всего, библейского), в области глагольного синтаксиса она выглядела бы примерно так:
1. Грамматическое время, то есть время описываемого действия по отношению к другому действию или времени рассказа. Следует выделить:
а) Прошедшее время
б) Будущее время
в) Прошедшее по отношению к будущему
г) Прошедшее по отношению к прошедшему (нарративное прошедшее)
д) Прошедшее при рассмотрении из будущего (пророческое прошедшее)”

Далее, помимо категории времени, Ольман находит несколько глагольных видов и наклонений.

Таким образом, хотя систематические грамматики были написаны столетиями позже, в Мишне, Талмуде и других текстах первой половины первого тысячелетия н. э. можно обнаружить разбросанные "прото-грамматические" сведения, образующие вполне стройную систему.

Xотя Ольман написал на иврите про, казалось бы, узкую тему (мудрецы Талмуда), думаю, этот подход представляет интерес и имеет универсальное значение для любого языка и любой культуры.

* * *


Изучать иностранный язык можно двумя способами: осваивая грамматику или погружаяcь в языковую среду. Изучать физику, теоретически говоря, тоже можно двумя способами. Либо проделывая самостоятельно опыты, на которых основаны физические теории, либо доверяя учебнику. На практике, конечно, при освоении курса физики никто все эксперименты, описанные в учебнике, не повторяет, ограничиваясь минимумом лабораторных работ.

Человек – социальное существо, и в нашей голове прошит мощный логический аппарат, позволяющий комбинировать знание, полученное в результате взаимодействия с другими людьми и социумом, с нашим личным опытом. Однако кристаллизация систематического нового знания из уже имеющегося в наличии материала представляет собой нетривиальный процесс, и внимательное рассмотрение "прото" теорий может быть очень полезным для понимания этого процесса.