Natur, videnskab og metafysik. Carl Henrik Koch
og religiøst sindede naturforsker. Han studerede alkymi som enhver anden af de naturvidenskaber, han beskæftigede sig med: Gennem iagttagelser og eksperimenter skulle man trænge ind til tingenes natur.
NEWTONS TELEOLOGISKE NATUROPFATTELSE
Tanken om, at det fysiske univers vidner om eksistensen af en almægtig og alvidende verdensskaber, holdt Newton fast ved hele livet igennem. Det, der eksisterer, er sat ind i Verden med et bestemt formål for øje. Ifølge aristotelisk tankegang er videnskabelig erkendelse årsagserkendelse, som også omfatter en erkendelse af, hvilket formål der virkeliggøres, når et naturfænomen frembringer et andet. En naturopfattelse, som betragter formål som en årsag til, at noget frembringes, kaldes en teleologisk naturopfattelse. Da “telos” er det græske ord for formål, og “logos” i denne forbindelse betyder “lære”, er teleologi læren om formålsårsager. Hobbes og Descartes havde afvist at inddrage formålsbetragtninger i fysikken og den hollandske filosof Spinoza (1632-1677) havde ligefrem kaldt teleologien for uvidenhedens tilflugtssted: Hvis man var uvidende om et naturfænomens faktiske årsager, kunne man altid henvise til, at det tjente en højere interesse. Men Newton fastholdt både en mekanisk og en teleologisk naturopfattelse. De noget primitive formuleringer i studenteroptegnelserne, hvor han påpeger den mekaniske naturopfattelses begrænsning, blev ikke så lidt forfinet i Principia. I forbindelse med sin redegørelse for kometbevægelserne og for kometernes natur hævdede han her, at kometer ikke kun er tilfældigt opståede naturfænomener, men at de er frembragt med det formål at tilføre fx Jorden væske som erstatning for det vand, de grønne vækster forbruger, og som ved planternes forrådnelse omdannes til tør jord. Kometernes haler er dampe, der spreder sig i Universet og falder som regn og dug på de lavere steder eller lejrer sig som sne og is på bjergenes tinder, hvorfra smeltevandet strømmer ned i lavlandet.
Fra kristendommens barndom og frem til langt op i det 19. århundrede blev Det Gamle Testamentes fem Mosebøger opfattet som en beretning om menneskehedens tidligste historie. Således kunne beretningen i 1. Mosebog om syndfloden forklare, at der fx fandtes aflejringer af muslingeskaller på højtliggende steder, ligesom forskellige geologiske formationer kunne forklares med henvisning til syndfloden. Ifølge beretningen havde det regnet 40 nætter og dage, “og vandet steg og steg over Jorden, saa de højeste bjerge under himmelen stod under vand.” I 1694 foretog den engelske astronom og matematiker Edmund Halley (1656-1742) nogle beregninger, der viste, at et sådant regnskyl kun ville medføre, at vandstanden steg med godt 40 meter, hvilket langtfra var nok til at oversvømme bjergenes tinder. Nok ville de lavere liggende områder være blevet oversvømmet, men vandet ville ikke stige så meget, at der ville blive aflejret muslingeskaller på fx alpetoppene. Dertil kom, at det næppe var muligt at forestille sig, hvor de uhyre vandmasser, som skulle have dækket Jorden, var kommet fra, og hvor de var blevet af. En ivrig Newton-tilhænger fandt et par år senere på en løsning. En kæmpekomet havde haft kurs mod Jorden, men var fløjet tæt forbi. Ved at passere gennem kometens hale, som jo ifølge Newton bestod af vanddamp, fik Jorden en ordentlig dukkert, og der kunne på denne måde skabes en overensstemmelse mellem naturvidenskab og den bibelske beretning.
UNGDOMSTIDENS VIDENSKABELIGE NYBRUD
I sommeren 1665 udbrød der pest i London. Sygdommen bredte sig snart til Cambridge, hvilket medførte, at universitetet lukkede for først at genåbne i foråret 1667. Lægerne stod magtesløse, og langt de fleste forlod byerne sammen med alle, der havde mulighed derfor, og drog ud på landet. Fra august 1665 til april 1667 opholdt Newton sig i sin fødeby og lagde her grunden til de opdagelser inden for matematik, mekanik og optik, som senere gjorde ham til Europas førende videnskabsmand og til det 18. århundredes mest indflydelsesrige naturforsker.
I årene 1665-66 udviklede Newton principperne for det, der senere er blevet kaldt differential- og integralregningen, og som blev et af fysikkens nyttigste matematiske redskaber, og opdagede som den første sollysets sammensatte karakter. Mange år senere skrev han, at han
samme år begyndte at opfatte tyngden som strækkende sig til Månens bane […] og ud fra Keplers love for planeternes omløbstid […] udledte jeg, at den kraft, der holder dem i deres baner, må være omvendt proportional med kvadratet på afstanden til det centrum, som de drejer sig om; og ved at sammenligne den kraft, der er nødvendig for at holde Månen i dens bane, med tyngdekraften på jordoverfladen, fandt jeg, at de stort set svarer til hinanden. Alt dette skete i de to pestår fra 1665 til 1666. Thi i hine tider var jeg på mit livs højdepunkt med hensyn til at gøre opdagelser, og jeg beskæftigede mig mere med matematik og filosofi end nogensinde siden.
Senere undersøgelser af det store manuskriptmateriale, som Newton efterlod, viser, at han nok har pyntet lidt på sine ungdomsbedrifter. Intet tyder på, at han i realiteten havde indledt udarbejdelsen af sit senere storværk Principia. Men dagbogsoptegnelser viser dog, at han allerede som ung havde dannet et begreb om kraft, der var baseret på inertiloven, og som indebærer, at de fysiske legemer må opfattes som passive legemer underkastet ydre kræfter og ikke som bærere af fysiske kræfter bibragt og formidlet ved mekaniske stødprocesser, som Descartes havde ment. Senere bestemte Newton kraft som årsag til bevægelsesændringer. Og en manuskriptafhandling fra omkring 1670 med titlen De gravitatione et aequipondio fluidorum (Om tyngde og ligevægt i væsker) viser, at han var godt på vej. Afhandlingen er Newtons eneste egentlige metafysiske arbejde og indeholder bl.a. overvejelser over rummet, og den er eksplicit vendt imod Descartes. Begreberne “kraft”, “rum” og “tid” kom til at spille en afgørende rolle i Principia.
RUM OG TID
Naturfilosoffer og metafysikere havde siden oldtiden søgt præcise bestemmelser af begreberne “rum” og “tid”. Kirkefaderen Augustin (354-430) havde i sin berømte selvbiografi Bekendelser meget rammende sagt, at så længe ingen spurgte ham, vidste han godt, hvad tid var; men blev han spurgt, blev han forvirret og kunne ikke svare. Aristoteles havde selvfølgelig haft svar på spørgsmålet. Tiden er et mål for bevægelse med hensyn til før og efter. Descartes havde samme svar. Som mål for et træk ved bevægelse har tiden for Aristoteles egenskabskarakter. Rum, derimod, er noget, som ting kan være inden i, dvs. er en slags beholder, og har derfor genstandskarakter. Skønt Descartes i modsætning til Aristoteles karakteriserede rum som udstrækning, og derfor som noget materielt, havde det også for ham genstandskarakter. Inden for klassisk metafysisk tænkning var det ikke muligt at forestille sig, at noget kunne være andet end en genstand eller en egenskab. Der fandtes ikke en tredje mulighed.
Gassendi var den første, der på dette punkt brød med klassisk metafysisk tænkning. Rum og tid har hverken genstands- eller egenskabskarakter, men er noget helt tredje, som har sin særegne værensmåde. Det var vanskeligt at forstå for samtiden. Den samme vanskelighed kæmpede den engelske fysiker Michael Faraday (1791-1867) med, da han i det 19. århundrede udviklede de begreber, der senere kom til at indgå i de såkaldte feltteorier. Et elektrisk eller et magnetisk felt har hverken genstands- eller egenskabskarakter.
I De gravitatione hævdede Newton i overensstemmelse med Gassendi, at det fysiske rum må opfattes som en disposition til at modtage det værende, og at udstrækning hverken har genstands- eller egenskabskarakter. På denne baggrund formulerede han år senere i Principia sine begreber om absolut tid og absolut rum. Skønt alle positionsbestemmelser i rummet er relative, og tidsbestemmelser sker i relation til et vilkårligt valgt nulpunkt, fx Kristi fødsel, har vi alligevel, mente Newton, brug for absolutte og sande tids- og rumbestemmelser. Men hvorfor er relative bestemmelser ikke tilstrækkelige? Fordi der er forskel på relative og absolutte eller sande bevægelser. I det sidste tilfælde skal der altid en kraft til at sætte den træge masse i bevægelse, hvilket ikke altid er nødvendigt, når talen er om relative bevægelser.
LYSETS NATUR
Lysets natur har siden oldtiden været genstand for teoretiske overvejelser og fysisk eksperimenteren. Allerede Aristoteles tillagde lyset partikelkarakter, og der var langt op i det 17. århundrede enighed om, at det forholdt sig sådan. Også Newton delte denne opfattelse af lysets natur, hvorimod den hollandske fysiker Christiaan Huygens (1629-95)