История и философия классической науки

ется в беседах первого дня. В беседах второго дня речь идет о суточном вращении Земли. Проблема, обсужда­ емая на протяжении третьего дня, — единичное обра­ щение Земли вокруг Солнца. На четвертый день бесе­ да касается приливов и отливов, которые, как полагал Галилей, являются следствием суточного и годичного движений Земли. Мысль о движении Земли как об истинном движении проходит через весь «Диалог». Сначала Галилей ставит под сомнение картину непод­ вижности Земли, вводя различие между истинным и кажущимся движением, показывает, что покой и инер­ ционное движение эквивалентны по своему физичес­ кому эффекту. Далее он утверждает, что при всяком движении тела неподвижность необходимо приписы­ вать центрам вращения. Наконец, излагая теорию приливов, Галилей доказывает абсолютный характер движения Земли.

Для развития собственно механики большое зна­ чение имела другая книга Галилея — «Беседы и мате­ матические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящиеся к математике и местным движениям». В книге фигурируют те же собеседники, что и в «Диалоге». «Беседы» начинаются обменом впе­ чатлениями о венецианском арсенале. «Обширное поле для размышления, — говорит Сальвиати, — думается мне, даст пытливым умам, синьоры-венецианцы, осо­ бенно в области, касающейся механики, потому что всякого рода инструменты и машины постоянно достав­ ляются туда большим числом мастеров, из которых многие путем наблюдений над созданиями предше­ ственников и размышлений при изготовлении соб­ ственных изделий приобрели большие познания и широту рассуждения»307 . Сагредо подхватывает заме­ чание Сальвиати и развивает его, противопоставляя производственные запросы ссылкам и повторениям авторитетов древности.

Галилей рассматривал «Беседы» как свое завеща­ ние и включил сюда содержание начатых им в различ­ ное время разнообразных исследований. В «Беседах»

пустот. Его интересует общая натурфилософская про­ блема строения вещества. В этом аспекте главное затруд­ нение теории микропустот состоит в том, что она сво­ дит твердость тел к твердости их частиц, и, таким об­ разом, не решает проблему, а отодвигает ее. Чем объясняется, в свою очередь, твердость материальных частиц вещества? Наличием еще долее дробных час­ тиц и, соответственно, еще меньших пустот. Весь этот процесс, считает Галилей, может продолжаться до бес­ конечности, до бесконечности делимости вещества, малых пустот. Возможность бесконечного числа пус­ тот в конечном теле участники беседы обсуждают на примере золотого шарика. «Если мы разделим тело на конечное число частей, то, без сомнения, не сможем получить из них тела, которое занимало бы объем, превышающий первоначальный, без того, чтобы меж­ ду частями не образовалось пустого пространства, которое не заполнено частями данного твердого тела; но если мы дойдем до последнего крайнего разложе­ ния тела на бесконечное множество мельчайших со­ ставляющие его частиц, то мы можем представить себе вещество занимающим в таком состоянии большее пространство без присутствия конечных пустых мест. Таким образом, можно, например, превратить малень­ кий золотой шарик в тело весьма большой величины без образования в нем конечных пустых пространств. Во всяком случае, мы должны признать, что золото состоит из бесконечно малых неделимых частиц»309 Сальвиати показывает, что самое тонкое дробление тела в тончайший порошок не превращает его в жид­ кость. Порошок состоит из конечных и делимых час­ тиц. Жидкость отличается от него, заключает он, и состоит из бесконечно малых и неделимых частиц. Отсюда можно заключить, что частицы воды, из кото­ рых она, по-видимому, состоит, весьма отличны от частиц конечных и делимых, и он не может найти при­ чины различия иначе, как в том, что они неделимы. Ка­ чественное различие между твердым и жидким телом

Галилей объясняет количественной несоизмеримостью конечных и бесконечно малых пустот.

В течение третьего и четвертого дней Сальвиати, Сагредо и Симпличио читают трактат «О местном дви­ жении» и комментируют его. Трактат разделяется на три части: в первой рассматривается равномерное движение, во второй — равномерно ускоренное и в третьей — движение бросаемых тел.

В определение равномерного движения Галилей вносит одну существенную поправку. До него равно­ мерное движение определяли как движение, при кото­ ром тело проходит равные расстояния в равные про­ межутки времени. Галилей прибавляет к этому опре­ делению лишь одно слово: при равномерном движении тело проходит равные расстояния в любые равные промежутки времени. Это слово — «любые» — означа­ ет, что скорость может относиться к бесконечно малым отрезкам пути. Если не сделать этой оговорки, возмож­ но, что в некоторые определенные промежутки време­ ни будут пройдены равные расстояния, в то время как в равные же, но меньшие части этих промежутков пройденные расстояния не будут равны310

Далее Галилей рассматривает естественное уско­ ренное движение — падение тел. С его точки зрения, можно изучить любые виды ускоренных движений, но он не решается ограничиться действительно существу­ ющим в природе универсальным ускоренным движе­ нием. Поэтомуможно сравниватьтеоретические выклад­ ки с эмпирическими наблюдениями.

Обсуждая равномерно ускоренное движение, со­ беседники разъясняют апорию непрерывного движе­ ния, вводят понятие скорости в данной точке. Когда Сальвиати рассказывает о непрерывном нарастании скорости, Симпличио замечает, что так как степени возрастающей и убывающей скорости бесчисленны, то тело никогда не может пройти их полностью. Камень, подброшенный вверх и постепенно уменьшающий скорость своего движения, никогда не пришел бы к покою, но пребывал бы в бесконечном постоянно за-

и временем, прошедшем от его начала, а затем говорится, что путь, пройденный телом, пропорционален квадрату времени. От законов свободного падения тел разговор переходит (в течение третьего дня беседы) к теории наклонной плоскости, где законы динамики приобретают форму, допускающую эксперименталь­ ную проверку.

Механика как наука не могла окончательно сло­ житься без пересмотра аристотелевской и средневе­ ковой физики, которые при рассмотрении движения исходили из двух принципов перипатетической кине­ матики: во-первых, всякое движение предполагает двигатель, всякое движение нуждается для своего воз­ никновения и сохранения в постоянно действующей силе; во-вторых, любое тело оказывает сопротивление движению, это сопротивление должно быть преодоле­ но, чтобы началось движение, и постоянно преодоле­ ваемо, чтобы движение продолжалось. Второе положе­ ние, по существу, сводится к аристотелевскому тезису о невозможности движения в пустоте. Там, где движу­ щемуся телу не оказывалось бы никакого сопротивле­ ния, имело бы место не движение как последователь­ ное изменение пространственного положения тела, протекающее во времени, а мгновенное изменение, происходящее вне времени, или, что то же самое, с бесконечной скоростью. Как полагал Аристотель, та­ кого рода мгновенное изменение должно было бы про­ исходить в пустоте, а потому допущение пустоты раз­ рушало бы всю систему перипатетической науки о движении. Движение мыслится Аристотелем как изме­ нение состояния тела, покой — как неизменность это­ го состояния. Движение и покой — понятия абсолют­ ные: движется ли тело или покоится, это определялось по отношению к абсолютным точкам отсчета — «низу» и «верху». С помощью «верха» и «низа» вводилось различие естественного и насильственного движений.

Средневековая наука подготовила пересмотр ари­ стотелевского противопоставления «естественного» и «искусственного». Самым существенным изменением, внесенным в Средневековье в аристотелевскую физи­ ку, была идея импетуса, с помощью которой предпола-

галось объяснить движение брошенных тел. Метатель­ ное движение представляет большое затруднение для физики, которая исходит из того, что все движущееся движется чем-либо. Аристотель объяснял метательное движение тем, что при этом движении имеет место передача движения через ближайшую к телу среду: бросающий приводит в движение не только брошен­ ное тело, но и воздух, который в состоянии некоторое время приводить в движение тело, являясь, таким об­ разом, промежуточным двигателем.

Новый способ объяснения движения брошенного тела предложен Филопоном в так называемой физике импето. Отвергая аристотелевскую мысль о передаче движения с помощью среды, Иоанн Филопон ставит под сомнение и другое положение физики Аристотеля, а именно, что движение в пустоте невозможно, посколь­ ку без сопротивления среды скорость тела была бы бесконечной.

Теория импетуса получает развитие в позднесхо­ ластической натурфилософии (парижская и оксфорд­ ская школы), превращается в научную теорию , впос­ ледствии получает название «физики импетуса» (Иоанн Буридан, Николай Орем, Альберт Саксонский). Всеоб­ щее признание физика импетуса получает в XV веке в период формирования научных воззрений Галилея. Впоследствии Галилей придал ей форму, в которой содержался принцип инерции. Первоначально поня­ тие импетуса применялось для объяснения насиль­ ственного движения. Постепенно — и для объяснения свободного падения тел. Но при таком переводе возни­ кают мысли, которые выводят за пределы перипатети­ ческой физики. В самом деле, физика импетуса рас­ сматривает случай насильственного движения тела вверх, объясняя, что вначале сообщенный телу импульс сильнее, чем сила тяжести, действующая в противопо­ ложном направлении, но затем импульс иссякает, и, наконец, когда обе силы уравновешиваются, тело на мгновение останавливается, а затем начинает падать вниз. При этом его скорость не остается постоянной, а возрастает пропорционально пройденному расстоя­ нию, как вначале думал Галилей. Возникает вопрос: чем

объяснить различия скорости падающего тела в нача­ ле и конце движения? Не играет ли тут какую-то роль тот импульс, который двигал тело вверх? Что означает, что импетус как бы консервировался в теле в тот мо­ мент, когда тело переходит в состояние покоя, в мо­ мент мгновенной остановки тела. Допущение, что им­ петус может сохраняться в теле и в состоянии покоя, сняло бы принципиальное различие между неистощи­ мой и истощимой силами, а тем самым, появилась бы возможность сближения насильственного движения с естественным. Такое допущение делает Галилей в сво­ ем раннем сочинении «О движении». Здесь Галилей близко подходит к открытию закона инерции. Откры­ тию закона инерции содействует рассмотрение изоли­ рованного от реального универсума тела, на которое уже не действует само пространство («верх» или «низ»), а действует только сила, содержащаяся в са­ мом теле. Однако эта сила мыслится как сообщенная телу внешним двигателем, а потому и иссякающая по мере движения тела. Допустить, что тело может дви­ гаться в раз данном ему направлении само по себе, не расходуя при этом никакого импетуса, а потому и не замедляя своего движения (при условии, что нет со­ противления среды), в рамках физики импето невоз­ можно. Только постепенное освобождение от предпо­ сылок физики импетуса дало возможность Галилею открыть законы движения, которые составили фунда­ мент классической механики. Галилеем при исследо­ вании свободного падения тел руководит принцип тож­ дества противоположностей. Он позволяет ему снять противоположность покоя и движения. «Если я пред­ ставлю себе тяжелое падающее тело выходящим из состояния покоя, — пишет Галилей (от имени Сагредо), —при котором оно лишено какой-либо скорости и приходящим в такое движение, при котором скорость его увеличивается пропорционально времени, истек­ шему с начала движения, так что за восемь ударов пульса оно приобретет восемь градусов скорости, в то время как за четыре удара пульса оно приобретет та­ ких градусов только четыре, за два удара — два, а за один удар — один, то невольно приходит на ум мысль,