Арыстоцелеўская фізіка — кірунак натурфіласофіі, выкладзены ў працах старжытнагрэчаскага філосафа Арыстоцеля (384—322 гг. да н. э.), вучня Платона. У сваім трактаце «Фізіка» Арыстоцель імкнуўся ўстанавіць усеагульныя прынцыпы змен, што кіруюць усімі прыроднымі целамі: як жывымі, так і нежывымі, як нябеснымі, так і зямнымі. Сюды ён адносіў усе віды руху (прасторавае перамяшчэнне), колькасныя змены (рост і памяншэнне), якасныя змены, а таксама змены субстанцыяльныя — «узнікненне» (нараджэнне, станаўленне) і «знішчэнне» (гібель, спыненне існавання).
Для Арыстоцеля «фізіка» была шырокім полем ведаў, якое ўключала дысцыпліны, што сёння мы аднеслі б да філасофіі свядомасці, пачуццёвага вопыту, памяці, анатоміі і біялогіі. Менавіта фізіка ўтварае той падмурак, на якім грунтуюцца многія ягоныя творы. Уласна да фізікі ставяцца творы «Фізіка», «Пра неба», «Пра ўзнікненне і знішчэнне», «Метэаралогіка».
Ключавыя канцэпцыі арыстоцелеўскай фізікі ўключаюць структуру Космасу як сістэму канцэнтрычных сфер, дзе Зямля знаходзіцца ў цэнтры, а вакол яе размяшчаюцца нябесныя сферы. Сфера Зямлі складалася з чатырох элементаў: зямлі, паветра, агню і вады, падуладных зменам і распаду. Нябесныя ж сферы складаліся з пятага элемента — нязменнага эфіру. Аб’ектам, створаным з гэтых элементаў, уласцівы «натуральны рух»: зямля і вада імкнуцца ўніз, а паветра і агонь — уверх. Хуткасць такога руху залежыць ад вагі целаў і шчыльнасці асяроддзя. Арыстоцель даводзіў, што прыродная пустата існаваць не можа, бо ў такім выпадку хуткасць руху стала б бясконцай.
Арыстоцель вылучыў чатыры прычыны (альбо тлумачэнні) змен, што адбываюцца на зямлі: матэрыяльную, фармальную, дзейную і мэтавую. Што тычыцца жывых істот, то біялогія Арыстоцеля абапіралася на назіранне за тым, што ён лічыў «натуральнымі родамі» — як за базавымі адзінкамі, так і за групамі, да якіх ён іх прылічваў. Ён не праводзіў эксперыментаў у сучасным разуменні гэтага слова, а абапіраўся на збор звестак, метады назірання (напрыклад, ускрыццё) і высоўванне гіпотэз пра ўзаемасувязь вымяральных велічынь, такіх як памер цела і працягласць жыцця.
Метады
Хоць прынцыпы Арыстоцеля і стасаваліся са звычайным чалавечым вопытам, яны не грунтаваліся на кантраляваных колькасных эксперыментах, а таму не апісваюць Сусвет з той дакладнасцю, якой патрабуе сучасная навука. Сучаснікі Арыстоцеля, такія як Арыстарх Самоскі, адкідалі гэтыя прынцыпы на карысць геліяцэнтрызму, аднак іхнія ідэі не мелі шырокага прызнання. Арыстоцелевы прынцыпы цяжка было абвергнуць простымі паўсядзённымі назіраннямі, але далейшае развіццё навуковага метаду паставіла іх пад сумнеў. Гэта стала магчымым дзякуючы эксперыментам і дбайным вымярэнням з выкарыстаннем усё больш дасканалых прылад, такіх як тэлескоп і вакуумная помпа.
Паміж сучаснай і арыстоцелеўскай фізікай існуюць відавочныя адрозненні, галоўным з якіх з’яўляецца выкарыстанне матэматыкі, якая практычна адсутнічала ў Арыстоцеля. Тым не менш, некаторыя нядаўнія даследаванні пераацанілі фізіку Арыстоцеля, падкрэсліваючы як яе эмпірычную абгрунтаванасць, так і яе пераемнасць з сучаснай фізікай.
Канцэпцыі
Асноўныя пастулаты фізікі Арыстоцеля: Натуральнае месца — кожны элемент імкнецца да свайго натуральнага месцы, нейкім чынам размешчанага адносна цэнтра Зямлі, а значыць і цэнтра Сусвету. Гравітацыя/левітацыя — на аб’екты дзейнічае сіла, якая рушыць гэтыя аб’екты да іхняга натуральнага месца. Прамалінейны рух — у адказ на гэтую сілу цела рухаецца па прамой лініі з пастаяннай хуткасцю. Залежнасць хуткасці ад шчыльнасці — хуткасць зваротна прапарцыйная шчыльнасці асяроддзя. Немагчымасць вакууму — так як хуткасць руху ў вакууме была б бясконца вялікай. Усёпранікальны эфір — кожны пункт прасторы запоўнены матэрыяй. Канчатковасць сусвету — мір канчатковы, г.зн. завершаны, такім чынам, дасканалы; свет нішто не ахоплівае, з чаго вынікае, што ў свету няма месца («месца — першая мяжа ўсеабдымную цела»). Тэорыя кантынууму — паміж атамамі быў бы вакуум, такім чынам матэрыя не можа складацца з атамаў. Эфір — аб’екты з надмесяцовага свету зроблены з іншай матэрыі, чым зямныя. Нязменны і вечны космас — Сонца і планеты — дасканалыя, нязменлівыя сферы. Рух па акружнасці — планеты здзяйсняюць кругавы рух.
Элементы і сферы Арыстоцель падзяліў свой Сусвет на «зямныя сферы» — тленныя і зменлівыя, дзе жылі людзі, — і на рухомыя, але пры гэтым нязменныя нябесныя сферы.
Арыстоцель лічыў, што ўсё ў межах зямных сфер складаецца з чатырох класічных элементаў: зямлі, паветра, агню і вады. Ён таксама сцвярджаў, што нябёсы створаны з асаблівага бязважкага і нятленнага (нязменнага) пятага элемента, названага «эфірам». Эфір таксама мае назву «квінтэсенцыя», што літаральна азначае «пятая сутнасць».
Арыстоцель меркаваў, што цяжкая матэрыя, такая як жалеза і іншыя металы, складаецца пераважна з элемента зямлі з невялікай прымессю трох іншых зямных элементаў. Больш лёгкія аб’екты, на ягоную думку, утрымліваюць менш зямлі ў адносінах да іншых трох элементаў у сваім складзе.
Ідэя чатырох класічных элементаў не была вынаходніцтвам Арыстоцеля; першапачаткова яе вылучыў Эмпедокл. У часы Навуковай рэвалюцыі старажытная тэорыя класічных элементаў была прызнана памылковай і заменена эмпірычна праверанай канцэпцыяй хімічных элементаў.
Нябесныя сферы Згодна з Арыстоцелем, Сонца, Месяц, планеты і зоркі замацаваныя ў ідэальна канцэнтрычныя «крыштальныя сферы», якія вечна верцяцца з нязменнай хуткасцю. Паколькі нябесныя сферы няздольныя да ніякіх змен, акрамя вярчэння, то менавіта зямная «сфера агню» мусіць быць крыніцай цяпла, святла зорак і выпадковых метэарытаўАрыстоцель, «Метэаралогіка» (Meteorologica). Самая ніжняя, сфера Месяца — адзіная з нябесных сфер, якая непасрэдна кантактуе са зменлівай матэрыяй «падмесячнага свету», зацягваючы за сабой пры вярчэнні разрэджаны агонь і паветра.
Падобна да Гамеравага «эфіру» () — «чыстага паветра» Алімпа, які быў боскім адпаведнікам паветра, якім дыхаюць смяротныя (, aer), — Арыстоцелевыя нябесныя сферы складаюцца з асаблівага элемента — эфіру. Ён вечны і нязменны, а ягонай адзінай уласцівасцю з’яўляецца раўнамерны кругавы рух.
Гэтыя канцэнтрычныя эфірныя сферы шчыльна прылягаюць адна да адной, «нясуць» на сабе Сонца, Месяц і зоркі і рухаюцца вечна. Сферы ўкладзеныя ў іншыя сферы, каб растлумачыць паводзіны «блукаючых зорак» (гэта значыць планет, чый рух, у параўнанні з Сонцам, Месяцам і зоркамі, падаецца хаатычным). Меркурый, Венера, Марс, Юпітэр і Сатурн — адзіныя планеты (уключаючы малыя), якія былі бачныя да вынаходства тэлескопа, таму Уран і Нептун, як і астэроіды, у гэты спіс не ўваходзяць. Пазней ад пераканання, што ўсе сферы канцэнтрычныя, адмовіліся на карысць мадэлі дэферэнтаў і эпіцыклаў Клаўдзія Пталамея.
Арыстоцель спасылаўся на разлікі астраномаў датычна агульнай колькасці сфер; розныя крыніцы называюць лічбу каля пяцідзесяці. Для кожнай сферы прадугледжваўся свой «Нерухомы Рухавік», у тым ліку «Першарухавік» для сферы нерухомых зорак. Нерухомыя рухавікі не штурхаюць сферы (яны і не маглі б гэтага рабіць, будучы нематэрыяльнымі і пазбаўленымі працягласці), а з’яўляюцца мэтавай прычынай іхняга руху. Гэта значыць, яны тлумачаць гэты рух падобна таму, як тлумачыцца выказванне «душа прыводзіцца ў рух прыгажосцю».
Зямныя змены
У адрозненне ад вечнага і нязменнага нябеснага эфіру, кожны з чатырох зямных элементаў здольны ператварацца ў адзін з двух іншых, з якімі мае агульную ўласцівасць. Напрыклад, халодная і вільготная вада можа ператварыцца ў гарачае і вільготнае паветра альбо ў халодную і сухую зямлю. Любая бачная змена халоднага і вільготнага ў гарачы і сухы агонь насамрэч з’яўляецца двухступеньчатым працэсам: спачатку змяняецца адна ўласцівасць, потым другая.
Гэтыя ўласцівасці вызначаюць рэальную субстанцыю адносна той працы, якую яна здольная выканаць: награваць ці астуджаць, высушваць ці ўвільгатняць. Чатыры элементы існуюць толькі ў сувязі з гэтай здольнасцю і адносна пэўнага патэнцыяльнага дзеяння. Нябесны элемент — вечны, таму толькі чатыры зямныя элементы адказваюць за працэсы «станаўлення» і «знікнення» — ці, кажучы тэрмінамі трактата Арыстоцеля «Пра ўнікненне і знішчэнне» (), за «генерацыю» і «карупцыю» (распад).
Натуральнае месца Арыстоцелеўскае тлумачэнне гравітацыі заключаецца ў тым, што ўсе целы рухаюцца да свайго натуральнага месца. Для элементаў зямлі і вады гэта месца — цэнтр (геацэнтрычнага) СусветуАрыстоцель, «Пра неба» (De Caelo) II. 13-14.. Натуральнае месца вады — гэта канцэнтрычная абалонка вакол Зямлі, бо зямля цяжэйшая і таму апускаецца ў вадзе. Натуральнае месца паветра — такая ж канцэнтрычная абалонка, якая акружае сферу вады (менавіта таму бурбалкі ў вадзе падымаюцца). І нарэшце, натуральнае месца агню знаходзіцца вышэй за сферу паветра, але ніжэй за самую ўнутраную нябесную сферу (сферу Месяца).
У кнізе «Дэльта» сваёй «Фізікі» (кніга 4, раздзел 5) Арыстоцель вызначае «топас» (τόπος, «месца») праз узаемадзеянне двух целаў, адно з якіх змяшчае другое: «месца» — гэта мяжа, дзе ўнутраная паверхня першага цела (ёмішчы) датыкаецца да цела, якое ў ім знаходзіцца. Гэтае вызначэнне панавала да пачатку XVII стагоддзя, хоць філосафы ставілі яго пад сумнеў і вялі спрэчкі наконт яго яшчэ з часоў антычнасціНапрыклад, у працы Сімплікія «Следства пра месца» ().. Найбольш значная раннія крытыка з пазіцый геаметрыі была выказана ў XI стагоддзі арабскім вучоным-энцыклапедыстам Аль-Хасанам ібн аль-Хайсамам у ягоным «Трактаце пра месца».
Натуральны рух Зямныя аб’екты падымаюцца або падаюць (у большай або меншай ступені) у адпаведнасці з прапорцыяй чатырох элементаў, з якіх яны складаюцца. Напрыклад, зямля (самы цяжкі элемент) і вада падаюць да цэнтра Космасу; таму планета Зямля і большая частка яе акіянаў ужо прыйшлі там у стан спакою. На супрацьлеглым полюсе знаходзяцца самыя лёгкія элементы — паветра і асабліва агонь, якія імкнуцца ўверх, прэч ад цэнтра.
У тэорыі Арыстоцеля элементы не з’яўляюцца паўнавартаснымі субстанцыямі (у сучасным разуменні гэтага слова). Хутчэй, гэта абстракцыі, якія выкарыстоўваюцца для тлумачэння рознай прыроды і паводзін рэальных матэрыялаў праз суадносіны гэтых элементаў у іхнім складзе.
Рух і змены шчыльна звязаныя ў арыстоцелеўскай фізіцы. Рух, паводле Арыстоцеля, уключае пераход ад магчымасці (патэнцыі) да рэчаіснасці (акта). Ён прыводзіў прыклады чатырох тыпаў змен, а менавіта: змены паводле сутнасці, якасці, колькасці і месца.
Арыстоцель меркаваў, што хуткасць, з якой два аб’екты аднолькавай формы тонуць або падаюць, прама прапарцыянальная іхняй вазе і адваротна прапарцыянальная шчыльнасці асяроддзя, скрозь якое яны рухаюцца. Разглядаючы іхнюю канечную хуткасць, філосаф быў вымушаны зрабіць агаворку: пры падзенні ў пустаце (вакууме) хуткасць атамаў не мела б мяжы (яны маглі б рухацца бясконца хутка, бо ў пустаце няма пэўнага месца, дзе яны маглі б супакоіцца). Аднак сёння ёсць разуменне, што да моманту дасягнення канечнай хуткасці ў асяроддзі з малым супраціўленнем (як паветра) два такія аб’екты будуць мець амаль аднолькавую хуткасць. Гэта тлумачыцца тым, што на абодва целы дзейнічае сіла цяжару, прапарцыянальная іхняй масе, з прычыны чаго яны паскараюцца амаль аднолькава. Гэта стала асабліва відавочным у XVIII стагоддзі, калі пачалі праводзіць эксперыменты з частковым вакуумам, хоць яшчэ за дзвесце гадоў да таго Галілеа Галілей прадэманстраваў, што аб’екты рознай вагі дасягаюць зямлі прыкладна за адзін і той жа час.
Ненатуральны рух Акрамя натуральнай схільнасці зямных выпарэнняў падымацца ўверх, а цяжкіх целаў — падаць уніз, існуе ненатуральны, або вымушаны, рух у бакі. Ён узнікае ў выніку хаатычных сутыкненняў і слізгання аб’ектаў, а таксама праз трансмутацыю (ператварэння) элементаў, пра што гаворыцца ў трактаце «Пра ўзнікненне і знішчэнне». Арыстоцель сфармуляваў гэты прынцып наступным чынам: «Усё, што рухаецца, прыводзіцца ў рух нечым іншым» (). Калі знікае прычына, знікае і вынік. Прычынай, паводле Арыстоцеля, павінна быць сіла, якая штурхае цела датуль, пакуль знешні чыннік (агент) знаходзіцца ў непасрэдным кантакце з ім.