Аристотель соглашался с Эмпедоклом, что «здесь» мы имеем четыре элемента, одним из них является твердый материал, из которого состоит Земля. Основной мыслью динамики Аристотеля было утверждение, что движение тел определяется их стремлением к своему «естественному месту». Естественное положение элемента земля и есть центр Вселенной, и отсюда естественное движение «вниз». Огонь является противоположным земле, и его естественное движение — «вверх». Также вода и воздух стремятся разместиться на разных уровнях, и вода ниже, чем воздух.
Однако физика небесных объектов, по Аристотелю, не такова. Во-первых, небесные тела состоят из особого элемента — эфира. Он был предложен раньше как очень разреженная среда, заполняющая вакуум, но Аристотель поднял эфир на небеса и придал ему статус пятого элемента. Эфир вечен, поэтому звезды и планеты, состоящие из эфира, никогда не разрушатся. Во-вторых, Вселенная как целое неизменна и вечна, и это отражается в регулярных круговых движениях небесных тел. Круговые движения особенные: тело всегда возвращается в свое первоначальное положение, поэтому здесь видимые изменения или движения, как ни странно, свидетельствуют о постоянстве. В подлунном мире изменений естественными движениями являются «вверх» и «вниз», но на небе естественное движение круговое.
Динамика Аристотеля была основана на наблюдениях земной среды, которая может дать обманчивую картину того, чем управляется и поддерживается движение. Трение и сопротивление воздуха серьезно затрудняют построение правильной теории движения, но Аристотель не учитывал эти факторы. И хотя его идеи были ошибочными, они дали важный импульс средневековым мыслителям для построения теории движения.
Аристотель утверждал, что мы можем понять явление только в том случае, если знаем его причину. Это звучит вполне привычно, но Аристотель предполагал особую, окончательную причину, цель (telos). Это как если бы некая сила из будущего влияла на сегодняшнее событие. Мы знаем окончательную причину, когда можем сказать, почему происходит данное явление. Например, камень падает вниз потому, что его целью является его естественное место в центре Вселенной. Аристотель был специалистом в биологии, а там, на первый взгляд, окончательные или теологические мотивы кажутся естественным путем объяснения. Так почему же этого нельзя делать в любой другой области? Аристотель не знал других категорий причин, и окончательная причина была наиболее существенной для понимания природных явлений.
Современная наука считает другие причины важными для объяснения физических явлений, а окончательная причина перестала быть основной. Обусловленность заменила собой окончательность. Современная наука начинает свои объяснения с прошлого, с определенного начального состояния, и следует по цепи причин и следствий в попытке понять, что же произойдет в будущем. Когда мы задаем вопрос, почему что-то случилось, мы имеем в виду: какие условия и законы природы привели к этому явлению? Мы не задаем вопрос об их цели.
Поэтому неудивительно, что в этой первой теории динамики движение падения к центру Вселенной (Земли) было настолько важным. Теперь мы понимаем, что это явление (падение камня), которое кажется таким важным, есть лишь частное проявление универсального закона гравитации. И это случается вблизи любого небесного тела. Аристотель знал только один такой пример, нашу Землю.
Аристотель, «мозг Академии Платона», был уверен, что только он может получить надежные знания о мире. Вопреки тому, что говорил его учитель Платон, Аристотель подчеркивал важность наблюдений (рис. 2.3). Детально наблюдая природные явления, ученый может интуитивно прийти к фундаментальным понятиям науки, абсолютной истине. Из таких начальных истин, представляющих собой наивысший уровень знаний, можно путем логической индукции вывести другие истинные положения о мире, и это будут научные знания, основанные на строгих принципах.
Как для Аристотеля, так и для Платона истинные знания должны быть действительно верны и окончательны, что-то вроде математической истины. Однако вековой опыт показывает, что такие очень строгие требования делают невозможным применение науки. Вероятно, наука является приближением к истине, и в таком случае это делается путем «неполных истин» и временных допущений. Накопление научных знаний гораздо более сложный процесс, чем это мог представить Аристотель, и его надежность ограничена и временна. Тем не менее если взять точку зрения Аристотеля на науку, то можно увидеть проблеск двух основных процессов, являющихся основным инструментом любой современной науки: индукция, или открытие основных законов на основе наблюдений, и дедукция, или построение логических последовательностей, например для предсказания того, что произойдет в результате опыта.