Развитию так называемых точных наук, характеризуемых установлением численных соотношений между результатами измерений, сильно способствовали абстрактные математические методы, возникшие на почве независимой разработки обобщающих логических построений. Это положение особенно хорошо поясняется в физике; первоначально под физикой понимали вообще все знания о той природе, частью которой мы сами являемся; но постепенно физика стала означать изучение элементарных законов, управляющих свойствами неживой материи. Необходимость всегда, даже в пределах этой сравнительно простой темы, обращать внимание на проблему объективного описания глубоко влияла на взгляды философских школ на протяжении многих веков. В наши дни исследование новых областей, открывшихся перед экспериментом, обнаружило, что для однозначного применения некоторых самых элементарных понятий требуются предпосылки, о которых раньше и не подозревали. Тем самым мы получили урок и по линии теории познания, причем урок этот касается и тех проблем, которые лежат далеко за пределами физики. Поэтому представляется целесообразным начать наше обсуждение с краткого обзора этого развития.
Нас завело бы слишком далеко, если бы мы стали вспоминать во всех подробностях, как была построена механика; как, с преодолением мифических космологических идей и аргументов, ссылающихся на цель наших собственных действий, возникла на основе, заложенной новаторскими работами Галилея, стройная система механики, достигшая такого совершенства благодаря мастерству и гению Ньютона. Прежде всего, принципы механики Ньютона внесли значительную ясность в проблему причины и следствия; это было достигнуто благодаря тому, что они позволяли по состоянию физической системы в данный момент, определяемому через измеримые величины, предсказать ее состояние в любое последующее время. Хорошо известно, как такого рода детерминистическое или каузальное описание привело к механистическому пониманию природы; такой тип описания сделался идеалом научного объяснения во всех областях знания, вне зависимости от того, каким путем эти знания получены. Поэтому особенно важно отметить, что изучение более широкой области физического опыта выявило необходимость более пристального рассмотрения проблемы наблюдения.
В пределах своей обширной области применения классическая механика дает объективное описание, в том смысле, что оно основано на четко определенном употреблении представлений и идей, приспособленных к событиям повседневной жизни. Однако какими бы разумными ни казались идеализации, которыми пользуется ньютонова механика, они фактически зашли далеко за пределы опыта, к которому приспособлены наши элементарные понятия. Так, адекватное употребление понятий абсолютных пространства и времени теснейшим образом связано с практически мгновенным распространением света, позволяющим нам локализовать тела вокруг нас независимо от их скорости и располагать события в единую временную последовательность. Однако попытка составить логически стройное описание оптических и электромагнитных явлений обнаружила, что наблюдатели, движущиеся относительно друг друга с большими скоростями, будут координировать события неодинаково. Такие наблюдатели будут судить различно о форме и о положении твердых тел, и, кроме того, события в разных точках пространства, которые одному наблюдателю кажутся одновременными, другому могут показаться происходящими в разное время.
