Водный мир: гидрология в STS
Хотя гидрология изучает “природные воды” независимо от того, где они находятся, сегодня она обычно включается в состав наук о Земле как дисциплина, изучающая гидросферу и ее взаимодействие с другими оболочками планеты. Для историков и философов науки гидрология представляет интерес в качестве уникального примера стабильности научного знания — фундаментальные уравнения гидродинамики, физической теории, на которой зиждется гидрология, мало изменились за ее почти трехсотлетнюю историю. Не менее любопытным фактом истории гидродинамики является ее сравнительно медленное проникновение в инженерную практику. Как пишет историк науки Оливье Дарриголь, в отличие от механики, электродинамики и термодинамики, чья прогностическая способность сразу нашла применение в прикладных областях, в случае гидродинамики на это ушло почти два столетия. Однако в силу технической сложности предмета историко-научная литература о гидрологии не столь обширна, как дисциплинарные истории, написанные самими гидрологами: фундаментальные монографии Дарриголя о гидродинамике и Джулиана Симона Калеро о генезисе гидроаэромеханики едва ли исчерпали тему.
В отличие от истории и философии науки, в фокусе внимания STS находится не столько гидрология как специальная научная область, сколько практики и отношения, которые завязываются в процессе управления и распределения водных ресурсов и задействуют различные технологии и формы экспертизы, предметом и точкой приложения которых является вода. Составить впечатление об этих исследованиях можно, обратившись к специальному номеру журнала Social Studies of Science, посвященному “мирам воды.” Согласно его составителям, STS вносят двоякий вклад в междисциплинарное изучение воды. Во-первых, они рассматривают воду из перспективы «онтологической политики» — как объект множественной онтологии. Во-вторых, оптика STS позволяет увидеть воду не просто как «ресурс» или «среду» (для) жизни человеческих коллективов, но рассмотреть ее как один из гетерогенных “строительных материалов”, из которых складываются сами эти коллективы. Социальное — если понимать его в латуровском смысле “ассоциации” — состоит в том числе и из воды, которая является “необходимым элементом организации жизни в поздней современности”. Фокусируясь на отношениях воды и политики, опосредованных специфическими технологиями и формами экспертизы, STS-перспектива примыкает к обширной междисциплинарной литературе, пересекающей границы социологии, политических наук и истории.
Теоретическим фундаментом гидрологии является гидродинамика, которую можно определить как систематическое применение общих принципов динамики к такому объекту, как поток жидкости. Гидродинамика является частью более общего раздела физики — гидроаэромеханики или механики жидкости и газа (в английском языке используется более абстрактное понятие “механики потоков” — fluid mechanics). Как пишет Калеро, ключевые физические гипотезы и математические принципы, в соответствии с которыми строятся основные уравнения механики жидкости и газа, сложились уже к концу 1750-х годов, так что дальнейшее развитие дисциплины могло опираться на этот математический “каркас”. Поэтому решающие события истории механики жидкости и газа приходятся на период между 1687 годом, когда вышли в свет Математические начала натуральной философии Ньютона, где динамика потоков впервые анализировалась как частный случай более общих физических законов, и 1757 годом, когда Эйлер опубликовал в журнале Берлинской Академии наук статью об общих принципах движения потоков, содержавшую “уравнение Эйлера” — одно из основных уравнений современной гидродинамики. Хотя Ньютон рассматривал поток как агрегат частиц, а Эйлер — как континуум, с исторической точки зрения они оба принадлежали к единой интеллектуальной траектории.
Таким образом, у истоков гидродинамики стояли естественные философы и математики, а не инженеры, строители или корабелы, и это обстоятельство сказалось на ее дальнейшей эволюции. Вплоть до начала XX века прикладным “двойником” гидродинамики была гидравлика — совокупность практических знаний и технологий, связанных с инженерным использованием энергии воды в таких областях, как ирригация, строительство каналов, водяных мельниц, кораблей и т.д. Гидравлические знания активно применяли уже древние ирригационные империи, однако на протяжении всей своей длинной истории гидравлика была скорее набором эмпирических наблюдений, сделанных ad hoc в процессе решения инженерных задач, нежели систематической теорией. Об отсутствии крупных теоретических прорывов в этой области свидетельствует тот факт, что, как пишет Калеро, базовое руководство по гидравлике — Architecture Hydraulique, написанная в 1737 году генералом Бернаром Форестом де Белидором — непрерывно переиздавалось до самого начала XIX века. Напротив, генезис гидродинамики одушевлял просвещенческий проект рационального объединения знаний, в котором приоритет отдавался системности, а не практической пользе.
Наиболее ярким примером расхождения теории и практики в области гидродинамики долгие годы оставался знаменитый парадокс Д’Аламбера, согласно которому сопротивление тела, движущегося с постоянной скоростью в невязкой покоящейся жидкости, будет равно нулю. Безупречно доказанное теоретическое утверждение явно противоречило повседневному опыту и инженерной практике, угрожая ограничить дальнейшее развитие гидродинамики областью чистой абстракции — еще в 1870-е годы многие специалисты по гидравлике придерживались именно такой точки зрения. Ригоризм и системность гидродинамики на первый взгляд оказывались бесполезными в инженерной практике. Как показывает Дарриголь, в действительности это зависело от конкретных областей практической деятельности — например, хотя результаты гидродинамических исследований долгое время оставались невостребованными в гидравлике, они оказались релевантными для изучения волн и связанных с этой проблематикой прикладных областей (например, кораблестроения). Развитие гидродинамики во многом направлялось поиском такого рода “обходных путей”, позволяющих навести мосты между теорией и практикой, идеальными жидкостями и реальными потоками.
Гидравлика и гидродинамика расходились друг с другом не только интеллектуально, но и с точки зрения “социогенеза”. Как пишет Дарриголь, если гидравликой занимались строители и военные, то теория гидродинамики была придумана элитой французских и швейцарских инженеров и математиков. Поэтому наведение мостов между теорией и практикой сопровождалось появлением “субкультур медиации”, устанавливавших связь между идеальным миром теории и прикладными задачами. Во Франции это были математики и инженеры, получившие образование в стенах École polytechnique — такие, как Анри Навье и Сан Сен-Венан; в викторианской Англии — естественные философы и теоретически-ориентированные инженеры (Стокс, Фруд и другие); в Германии ключевым посредником между теорией и практикой был Герман Гельмгольц. Все они разными путями пытались сделать физическую теорию динамики жидкости и газа релевантной для широкого спектра теоретических и прикладных областей: от создания гидравлических трубопроводов, искусственных рек и каналов, физиологии кровообращения, морской навигации и ходкости судов до изучения акустических явлений и явлений колебания, полета птиц, технологий воздухоплавания и авиации, а также поиска гидродинамических аналогий в области электромагнитных явлений, который вдохновлял не только Гельмгольца, но и его ученика Вильгельма Бьеркнеса — будущего основателя Бергенской школы метеорологии. Порой это стремление приводило к курьезам: например, уже в XX веке во Франции гидрологические знания позиционировались в качестве теоретической основы бальнотерапии — лечении минеральными водами.
Этот процесс установления связей между теорией и практикой можно описать как серию попыток найти наиболее подходящий для этой теории “референтный объект”, а можно — как стратегию построения максимально прочной и протяженной сети путем рекрутирования максимального количества союзников, будут ли они физиологами, изучающими циркуляцию крови, или морскими волнами, несущими корабль в пункт назначения. Латурианский анализ истории гидродинамики еще ждет своего автора; более традиционное историко-научное повествование подчеркивает социальные аспекты этого процесса в традиционном смысле слова. Как пишет Дарриголь, поиск гидродинамических аналогий в широком спектре явлений и процессов опирался на веру в то, что в конечном счете все они смогут быть описаны в рамках единой математической теории. В результате физики, математики и инженеры, занимавшиеся проблемами гидродинамики в XIX веке получили преимущество над специалистами по гидравлике, кораблестроителями и другими “прикладниками”: последние работали в относительной интеллектуальной и культурной изоляции друг от друга, тогда как первые осознанно приняли за точку отсчета синтетическую перспективу, открывшую большие возможности для “перевода” и трансфера теоретических идей из одной области в другую.
Таким образом, хотя математический “каркас” гидродинамики был в общих чертах построен уже в середине XVIII века, усилия по ее выводу из области чистой абстракции заняли весь XIX век. Гидродинамика как физическая теория и гидрология как наука, применяющая эту теорию, не состоялись бы без размывания границ между физикой и инженерным делом. Здесь свои роли сыграли утилитарный дух викторианской науки, стремление обосновать инженерные принципы в математической и физической теории, бывшее лейтмотивом инженерной субкультуры École polytechnique, а также стратегия поиска аналогий между гидродинамикой, электродинамикой и другими областями теории и практики. Это позволило гидродинамикам построить прочную и протяженную сеть, которая в конечном счете охватила прикладные проблемы гидравлики, а сегодня — и проблемы глобального изменения климата и его последствий.
Подробнее о взгляде гидрологии на проблему изменения климата можно узнать из лекции Александра Гельфана в Европейском Университете в Санкт-Петербурге:
