Первые теории возникли в трудах «досократиков», первых греческих философов, задавшихся вопросом о природе вещей. Их учения как правило рассматриваются как «наивные» с современной точки зрения, «донаучные» построения. Это утверждение глубоко ошибочно, как и бесчисленные оценки тех или иных теорий прошлого не с точки зрения того, что в них есть, а с точки зрения того, чего в них нет.

Для того, чтобы понять их значение для мировой науки, необходимо помнить, что нет принципиального различия и «линии демаркации» между философией и наукой. Так называемые частные (конкретные) науки вышли из философии, их возникновение было бы невозможно без философских идей, и все они и сегодня имеют общие философские основания (или, как говорили раньше, метафизические начала).

В учениях первых греческих «любителей мудрости» были открыты и впервые сформулированы самые общие основания научного мышления о мире вообще, которые сохраняют своё значение. Более того, в них были в общих чертах намечены некоторые стратегии научного исследования мира, которые впоследствии осуществлялись на протяжении многих столетий.

Приведём несколько важных для истории и философии науки примеров.

В учениях первых натурфилософов возникает сама идея природы, новый способ представлять себе окружающий мир как «природу». Первый шаг от наивного реализма и догматизма к философии науки: понять, что «природа», как это ни кажется странным и даже нелепым на первый взгляд, - это идея, что отношение к миру как «природе» не разумеется само собою, что природу в каком-то смысле придумали греческие философы, что до философии природы не было, как не было и космоса. Не согласиться с этим – значить наивно отождествить свои представления с самой реальностью.

В дофилософском, религиозно-мифологическом воззрении мир представлялся как бесчисленное множество отдельных существ, каждое из которых действует по собственному произволу. Теоретическое, научное мышление родилось тогда, когда всё это изменчивое многообразие существ и событий было представлено как нечто единое, как проявления одного и того же первоначала, одной и той же материи, из которой состоят все вещи. История научного мышления начинается с универсального суждения о том, что при всех изменениях в мире что-то сохраняется неизменным, что из ничего ничего не бывает: нет «возникновения» из ничего, нет и «исчезновения» в «ничто». Всё, что происходит в мире, есть лишь изменение состояний одной и той же материи, или соединение и разделение одних и тех же элементов, или одних и тех же частиц материи. Эта первоооснова есть во всём, объединяет всё, сохраняется при всех изменениях, позволяет понять и объяснить всё, что происходит.

Все изменения (события) происходят не случайно, не по произволу и прихоти мифических существ, а по единым, всеобщим правилам, имеют определённую причину. У всякого события есть основание – почему оно произошло, и произошло именно так, а не иначе. Одно событие с необходимостью влечёт за собой другое, это другое – третье и т. д. до бесконечности.

Наконец, мы можем узнать, какова первооснова всех вещей, по каким правилам она изменяется и порождает многообразие вещей и событий, опираясь на собственные наблюдения, факты опыта и собственного разума, самостоятельного рассуждения - без помощи  божественного откровения и тайного знания, полученного из священных книг.

Таковы общие черты идеи природы – первой теоретической идеи в истории науки.

В основе тезиса Фалеса «всё есть вода» было внимательное наблюдение фактов опыта и поиск объективной связи этих фактов. Этим тезисом начинается развитие и понятия субстанции, лежащего в основе традиции европейской метафизики, и понятия материи (вещества), как одной из главных категорий физики.

Идея сгущения и разрежения первичной материи Анаксимена положила начало развитию теоретического понятия количества материи и принципиально важному для науки сведению чувственно воспринимаемых качественных различий к количественным различиям в однокачественном субстрате.

Эмпедокл вводит в науку понятие об элементах как простых веществах, которые соединяются или разделяются полярно противоположными силами. В его учении формируется один из самых фундаментальных принципов научного объяснения мира: сложные вещи объясняются соединением и разделением простых элементов, всё сложное и изменчивое можно свести к простому и неизменному, из простого можно вывести и объяснить всё сложное. Различия вещей объясняются лишь пропорцией, в которой соединены одинаковые элементы.

Анаксагор высказывает идею бесконечной делимости, вводит в науку понятие частицы.

Атомистика Левкиппа, Демокрита, Эпикура, Лукреция – это уже детально проработанная научная исследовательская программа. Положение о том, что «всё состоит из атомов», Ричард Фейнман назвал самым основным положением науки о природе.

Важно отметить, что античный атом (как и пустота, в которой он движется) – это одна из важнейших идеальных моделей в истории науки. Для философии науки важно заметить также, что атомистика, признавая реальными лишь атомы и пустоту, с необходимостью ведёт к выводу о нереальности всего обыденного жизненного мира: цвет, звук, запах, вкус, тепло и т. д. «существует» лишь в сознании людей, лишь субъективно. Если истинное бытие невидимо, то видимое бытие – неистинно. Так началась история научного рационализма.

Атомистика содержала в себе идеи, которые можно оценить как первую в истории философию науки:

Ø мир на самом деле не такой, каким он кажется;

Ø то, каков мир на самом деле, знает лишь наука (философия);

Ø наука даёт точное изображение подлинной реальности, какова она сама по себе, независимо от нас;

Ø давая человеку познание истинного бытия и истинных причин существующего и происходящего, наука приносит ему и высшее возможное для человека благо – спокойное, невозмутимое состояние души: нельзя стать счастливым, не зная природы Вселенной.

Парменид ещё строже, чем Демокрит, сформулировал идею научного рационализма: истинное знание дает один только разум, независимо от чувств и даже вопреки им, поскольку чувства скорее обманывают и мешают в познании истины. Бытие есть то и только то, что мыслит разум. С элейской школы начинается традиция умозрительно-спекулятивной философии, или метафизики. Позитивистское исключение этой традиции теоретизирования из истории науки абсурдно, совершенно неправомерно. Достаточно сказать, что Парменид открыл возможность логической дедукции, т. е. вывода одних понятий и утверждений из других без обращения к опыту. Он открыл реальность мышления, или то, что мышление – особая реальность, не менее существенная, чем реальность тел. Его учение о Едином положило начало теории бестелесного абсолюта, получившее развитие в теории Единого-Блага Платона и неоплатоников, понятии «божественного» у Аристотеля, в средневековой естественной теологии, в философии Гегеля и т. д.

Важную роль в истории науки имели рассуждения Зенона об апориях, т. е. неустранимых затруднениях, противоречиях, с которыми с необходимостью сталкивается мышление, когда мы пытаемся теоретически мыслить бытие множественное и подвижное, т. е. телесное, пространственно-временное. В апориях формируются и анализируются важнейшие для математики и физики общие понятия места, времени, точки, момента (мгновения), перемещения, отрезка, делимости, бесконечности, дискретности, непрерывности и т. д.

Пифагорейцы, вводя идею бестелесного начала (принципа) для всего телесного, наметили важнейшую для всей истории науки программу математического конструирования Космоса. Обратим внимание, что пифагорейская школа по сути дела, как и атомистика, уже содержит в себе философское понимание науки: изучение чисел, числовых отношений, постижение с их помощью мировой гармонии служит очищению души (от привязанности к чувственному и телесному, т. е. изменчивому и преходящему) и приобщает её к вечному и божественному, и тем самым делает её богоподобной и совершенной, насколько это доступно человеку. В этом и состоит высшее благо. Лучший способ служения Богу и достижения счастья – занятия математикой, познание устройства мира, выражаемого отношением чисел. Эта мысль направляла исследования великих учёных от древности до современности. В этом отношении Коперник, Кеплер, Галилей, Ньютон, Эйнштейн были пифагорейцами.

Физика Аристотеля

Несколько подробнее следует остановиться на физике Аристотеля, сравнение которой с физикой Ньютона служит одним из важнейших источников философских размышлений о сущности науки. Это сравнение помогает осознать, до какой степени не разумеются сами собой привычные нам со школы ньютоновские понятия о природе.

В своих трудах Аристотель всегда говорит прямо по существу предмета, опирается на тщательное, всестороннее, скрупулёзное изучение фактов, детальный анализ смыслов и оттенков понятий, проводит сухие, строгие, логичные и доказательные рассуждения, как это и имеет место в работах современных учёных. Однако строгая научность Аристотеля не совпадает с современным пониманием научности. В построении физики как науки (Аристотель совершенно сознательно стремился к этому, строго отличая научное знание от ненаучного) он не опирается на эксперименты, не использует математику как язык физики и универсальный инструмент познания природы. Его физика имеет качественный и описательно-аналитический характер и, в отличие от современной физики охватывает всю совокупность научного знания о природе (т. е. точнее соответствует своему названию).

Противопоставляя физику Аристотеля современной физике, говорят, что его учение о природе – не наука и не физика, собственно, а натурфилософия. Однако само противопоставление физики и натурфилософии ошибочно. Достаточно сказать, что главный труд Ньютона, заложивший основу классической физики, назывался «Математические начала натуральной философии». Эйнштейн говорил, что сущность физической теории проста и может быть выражена словами. Противопоставление физики и философии, сведение науки к формулам и вычислениям свойственно учёным, занятым решением специальных, частных задач на основе уже разработанной методики и не интересующимся ни своей наукой в целом, ни её возникновением и основаниями.

Физика Аристотеля - учение о телесном (материальном) и подвижном. Движение он понимает предельно широко, как изменение вообще, как переход возможного в действительность. Поскольку материя в самом общем смысле – это возможность быть, то всё материальное - подвижно (изменчиво), и всё движущееся (изменяющееся) – материально. Неподвижно, или неизменно, лишь бестелесное, идеальное. Но оно составляет предмет не физики, а математики и метафизики.

Начинать построение такой физики надо не с проведения наблюдений и экспериментов, измерений и вычислений. Первым делом необходимо достичь ясности в исходных понятиях наиболее общего характера, относящихся к природе в целом. В самом деле, как можно строить науку о природе, если мы не понимаем точно, что такое природа? Поэтому построение физики начинается с анализа понятий, и прежде всего - самого понятия природы, а затем - всеобщих определений природного бытия – материи, элемента, тела, движения, места, времени, атома, пустоты и т. д. Затем следует перейти к описанию и объяснению всё более конкретных физических явлений - основных видов тел, их качеств и движений, таких физических явлений, как холод, тепло, сухость, влажность, свет, звук и т. д., к описанию небесных явлений и устройства космоса в целом, устройству растений и животных и т. п. Физика Аристотеля имеет эмпирически-описательный характер, и тем не менее наука строится движением мысли от общего к частному. Но не аксиоматически-дедуктивным путём, который возможен и необходим в математике, которая описывает идеальные, мысленные, абстрактные, сконструированные воображением объекты. В физике этот метод невозможен, поскольку речь идёт о реальном мире, данном нам исключительно в опыте.

Что такое природа? Согласно Аристотелю, - то, что существует само собою, само себя движет под действием внутренней формирующей силы, и в этом движении реализует некоторую цель. Сущность природы выражает прежде всего живое существо, живое тело. Это положение резко отличаюет физику Аристотеля и от античной атомистики, и от пифагорейского числового конструирования, и от всей физики инертной материи XVII-XX вв. Сущность природы – жизнь, внутреннее целесообразное самоформирование (самоорганизация), но не механическое внешнее силовое воздействие одних частиц и тел на другие. Для полного объяснения физик должен найти четыре причины вещи – материальную, формальную, движущую, целевую. Средние века под влиянием религиозной догмы о сотворении мира изъяли из понятия природы самостоятельное существование, самопорождение - она стала тварью, а Новое время изъяло из неё и жизнь, отождествив природу с действием созданных человеком механизмов. Осталась косная материя и механически движущие силы.

Материальную первооснову природы, согласно Аристотелю, составляют элементы (первичные вещества), из которых состоят все тела. Аристотель даёт всесторонний анализ самого понятия «элемента», вопросов о том, есть или нет в природе элементы, сколько их и почему именно столько, могут ли они возникать и исчезать, что такое вообще «возникновение» и «исчезновение», «воздействие», «смешение» и т. д. Элементы могут превращаться друг в друга, так как они состоят из одной и той же первоматерии, которая также может изменять свою форму, приобретая свойства того или иного элемента. Превращения элементов происходят на основе взаимодействия их четырёх эмпирически данных качеств – сухости и влажности, тепла и холода.

Элементы и тела непрерывны, делимы до бесконечности. Аристотель подверг принципиальной критике сами понятия «атома» и «пустоты». Абсолютная неизменность атома противоречит материальности, поскольку суть материи – изменчивость. Протяжённость атома противоречит его неделимости. Пустота не существует, потому что она – ничто; перемещение в пустоте невозможно, поскольку одно положение в ней ничем не отличается от другого. Поэтому в физике Аристотеля нет ньютоновской идеи абсолютного пустого пространства, безразличного к тому, что в нём находится. Всякое тело не «находится в пространстве», а занимает место, определяемое отношением к другим телам. Перемена места как и любое иное изменение, предполагает время, которое Аристотель определяет как меру или число движения, ведь если нет изменений, то нет и времени. Опираясь на критический анализ апорий Зенона, Аристотель показывает, что из самого понятия времени следует, что оно не может ни «начаться», ни «закончиться», следовательно, и у движения нет ни начала, ни конца, а тем самым – и у того, что движется, у телесного мира.

Все тела мира можно разделить на простые и сложные. Простые тела - элементы, сложные – смесь элементов. Какие движения совершают тела?

Движение – это изменение вообще. Изменение может быть либо в сущности, либо в качестве, либо в количестве, либо в положении (место). Соответственно, мы имеем: возникновение и уничтожение; изменение свойств; увеличение и уменьшение; перемещение. Заметим, что наука Нового времени пыталась свести любое изменение к перемещению. У Аристотеля этой редукции нет. Перемещение, далее, может быть либо простым, либо сложным, а также либо естественным, либо насильственным. Простое движение – по прямой либо окружности. Сложное – по любой другой линии. Естественное движение – это движение, вызванное природой самого тела (без всякого внешнего влияния), стремление тела занять своё естественное место. Насильственное движение – под внешним воздействием другого тела.  В физике Аристотеля нет безразличного и бессмысленного, чисто количественного перемещения в пустоте в любом направлении, всякое движение имеет смысл, качественную определённость, направленность.

После анализа понятий «тела» и «движения» можно связать виды тел с видами движений: простым телам присущи простые движения, а сложным телам – сложные движения; простые движения должны быть естественными, а сложные - насильственными.

Простые движения, таким образом, – это движения, которые стремятся совершить по своей природе элементы. Аристотель доказывает, что элементов – пять: земля, вода, воздух, огонь, эфир. Какие движения должны быть естественными для этих элементов?

Самое совершенное движение должно быть вечным и равномерным, своего рода «неподвижным движением» – таково движение по окружности. В нём начало и конец совпадают, и движение из точки А в точку Б – то же самое, что из Б в А. Совершенное движение должно быть присуще совершенному телу - эфиру, материи неба. В эфире и в состоящих из него небесных телах ничто не изменяется.

Прямолинейное движение просто и естественно, но несовершенно, так имеет начало и завершение (Аристотель доказывает невозможность актуальной бесконечности), проходимые места различны, вследствие чего оно неравномерно: либо с ускоряется, либо замедляется, в зависимости от близости тела к своему «естественному месту». Это движение естественно для элементов несовершенного, изменчивого, земного мира. Естественное движение по прямой возможно лишь в двух направлениях – вверх либо вниз (от центра Земли). Огонь и воздух по природе своей стремятся вверх, вода и земля – вниз. Тело имеет тяжесть, если в его составе земля и вода преобладают над воздухом и огнём.

Движение сложного тела, соответственно, сложное и насильственное. Если оно движется, то есть внешняя причина его движения, приложенная к нему сила. Иначе говоря, сила, согласно Аристотелю, – причина движения, как перемены места. Эйнштейн видел исходное принципиальное отличие новой физики Галилея и Ньютона от физики Аристотеля, в том, что они считали силу не причиной движения, а причиной изменения скорости движения (ускорения). Это отличие вытекало из идеи инерциального (беспричинного) движения по прямой. Однако идея такого движения могла появиться лишь на основе новой идеи Вселенной (бесконечной и однородной), в корне отличной от идеи античного Космоса.  

Физика Аристотеля на основе  этих «начал» объясняет множество конкретных физических явлений. Важно заметить, что физика, согласно Аристотелю, не должна объяснять наблюдаемое при помощи гипотез о невидимых (ненаблюдаемых) частицах. Элементы и их свойства даны в опыте, и всё эмпирически данное должно объясняться эмпирически данным. Аристотель мог бы подписаться под словами Ньютона: гипотез не измышляю! Примером таких гипотез были для него объяснения атомистов. Научное понятие должно быть синтезом данных опыта. Поэтому, в частности, он не принял ни неделимых атомов, ни пустоты – ни абсолютная твёрдость, ни абсолютная пустота в опыте наблюдаться не могут.

Это методологическое правило относится и к учению о Космосе в целом. Как и любой объект физики, он – наблюдаемое тело, и как любое тело, он должен иметь размер и форму. Поэтому Космос конечен, и имеет форму шара, поскольку шар – совершенная форма тела, а Космос, как совокупность всех тел, - самое совершенное тело. Стивен Хокинг считает эти соображения Аристотеля «мистическими». Никакой мистики здесь нет, но есть логика и эстетика. Понятия совершенства, красоты, блага (как лучше быть устроенным миру) занимают существенное место в представлении Аристотеля об устройстве мира и о науке. Форму шара имеют и все небесные тела (состоящие из совершенного небесного элемента, эфира), и Земля. Земля находится в центре Космоса и неподвижна, что соответствует наблюдениям. Диаметр Космоса огромен, но конечен: от центра Земли до сферы неподвижных звёзд.

Модель Космоса Аристотеля многим кажется странной, наивной и даже нелепой: а что же за сферой звёзд? Ответ прост: ничего, а «ничего» не существует. Ответ непонятен тем, кто привык опираться на воображение и отождествлять геометрическое евклидово пространство с реальностью. Аристотель, однако, отличал математику (о абстрактных неизменных количествах) от физики (о реальности, качествах и изменчивости), в которой необходимо опираться прежде всего на наблюдение и логику, а не воображение и конструирование. В частности, он тщательно проанализировал понятие бесконечности, и показал, каким образом возникает представление о ней: из идеи времени (которое не может ни начаться, ни закончиться), из деления величин (любую непрерывную величину можно разделить на меньшие величины), из самого понятия конечного («конечное» потому и конечное, что граничит с другим конечным - и так далее до бесконечности, поскольку невозможно остановиться), из того, что для всякого числа можно найти большее, и т. д. Ему была известна идея о том, что «лежащее за небом бесконечно», и фантазии о множестве миров (в античной атомистике, например). Тем не менее, он доказывал невозможность актуальной бесконечности Космоса, отталкиваясь от опыта и логики рассуждения.

Бесконечный Космос не имел бы никакой формы, т. е. был бы бесформенным, не имеющим никакого вида и образа, безвидным (невидимым) и без-образным, т. е. - безобразным, что в корне противоречит не столько эстетическому чувству, сколько самому понятию Космоса как порядка, гармонии. Бесконечность – это, если вдуматься, неопределённость, что соответствует понятию материи, а не Космоса. Невозможно, далее, мыслить вращение бесконечного тела, бесконечный Космос не мог бы иметь совершенное движение, о котором, однако, прямо свидетельствует наблюдение неба. Можно доказать, далее, что Вселенная – единственна, что «множество миров» - нелепое понятие; что Вселенная не могла «возникнуть» и не может «исчезнуть», причём можно последовательно опровергнуть все прочие логические возможности – что она возникла, но неуничтожима, что она возникла и уничтожима, что она не возникла, но уничтожима, что она периодически возникает и уничтожается; можно доказать, что Земля не может ни перемещаться (изменять своё место), ни вращаться вокруг своей оси. Наконец, можно построить кинематически-математическую модель Космоса (мира) в целом, используя идею вложенных сфер, на которых располагаются небесные тела.

Надо признать, что учение о конечном шаровидном Космосе было более глубоким, содержательным, обоснованным, научным и красивым, чем туманная идея о бесконечной пустоте, в которой рождаются и умирают бесчисленные миры.

Модель Космоса Аристотеля получила название геоцентрической. Она была усовершенствована александрийскими астрономами и получила завершение в «Великом построении» (араб. - «Альмагест») Клавдия Птолемея (II в. н. э.), которое оставалось основой всех астрономических расчётов (и мировоззрения) вплоть до XVI в. (около двух тысяч лет), и находилось в хорошем соответствии с наблюдаемыми фактами.