Феофан Бублейников - О движении

Даже в этих ранних работах Галилей полностью отказался от умозрительных методов аристотелианцев.

«Мы будем, — писал он, — пользоваться таким методом, чтобы требующее доказательства выводилось из доказанного; и я никогда, если будет возможно, не буду класть в основу то, что еще нужно доказать, а лишь истинное».

Это метод математики. Сам Галилей говорил, что он заимствовал его у своих учителей-математиков. Иронизируя над университетскими схоластами, он указывал, что математическим методом «недостаточно пользуются некоторые философы… преподавая элементы физики, кладут в основу то, что сказано или в книгах о душе, или в книгах о небе, или даже в метафизике… и выводят свое учение не из того, что хорошо известно, а попросту из неизвестного и неслыханного».

Галилей был гораздо более опасным врагом схоластов, чем эмпирики — художники и техники, признающие опыт единственным источником познания. Он обладал основательным знанием аристотелианской физики. По его собственным словам, изучению схоластической физики он посвятил больше дней, чем математике часов. Поэтому, выступая против схоластов, он мог наносить удары их же собственным оружием.

Вместе с этим Галилей был ярким представителем нового мировоззрения: в отличие от Аристотеля, он хотел знать, не «почему», а «как» движутся тела.

Галилей не ставил и не пытался разрешать философских вопросов о природе движения, пространства и времени. Он был прежде всего механик и математик и с такой точки зрения изучал движение.

Обладая редким талантом экспериментатора, Галилей искал приложимых к технике результатов исследования, а не отвлеченного знания. Ему было важно предсказать, по какому пути, с какой скоростью и какое расстояние пройдет движущееся тело в определенный промежуток времени.

Галилей понимал, что тело движется под действием сил природы. Движение зависит как от самого тела, так и от действующей на него силы. А свойства тел и сил природы, конечно, можно постичь только из наблюдений и опыта.

В упомянутых выше ранних трудах Галилея уже были заложены основы динамики. Но ему не удалось тогда опубликовать эти работы. Позднее же, после астрономических открытий 1610 года, Галилей надолго посвятил свое время защите идеи о движении Земли.

Только после осуждения Галилея в 1633 году инквизиторами, лишившего его возможности продолжать борьбу за идеи Коперника, он снова обратился к механике.

В уединении заключения Галилей написал свой знаменитый труд — «Беседы и математические доказательства о двух новых науках», — изданный в Лейдене в 1638 году. В этот труд вошли не только результаты его более ранних исследований в Пизе и Падуе о движении, но и размышления о строении вещества и причине твердости тел.

Хотя в то время физика была еще далека от знания молекулярного строения вещества и действующих между молекулами сил, но Галилей высказал некоторые ценные мысли. Как всегда, и в этих размышлениях Галилей шел от вопросов техники, которые возникали у него при работе в мастерской.

При жизни Галилей прославился своими астрономическими открытиями. Но в наше время уже по достоинству оценены его гениальные исследования в механике. Именно на это указал знаменитый французский механик XVIII века Лагранж, сказав, что «открытие спутников Юпитера, фаз Венеры, солнечных пятен и так далее потребовало лишь наличия телескопа и известного трудолюбия, но нужен был необыкновенный гений, чтобы открыть законы природы в таких явлениях, которые всегда пребывали перед глазами, но объяснение которых всегда ускользало от изыскания философов».

Несомненно, что с древнейших времен люди были знакомы с колебаниями подвешенных тяжестей. Например, моряки часто наблюдали, как колеблется подвижный блок, который спускают сверху, чтобы захватить корабельную снасть. Но ученые долго не интересовались законами колебаний. Впервые изучать их экспериментально начал Галилей.

Еще в студенческие годы Галилей заметил, что хотя размах колебаний маятника с течением времени становится все меньше, но период их остается одинаковым. Это открытие было сделано им в соборе, где он наблюдал качание люстр, измеряя время биениями своего пульса.

Это постоянство периода колебаний навело Галилея на мысль применить маятник для измерения времени.

Галилей устроил для этой цели маленький маятниковый прибор, но колебания маятника быстро затухали. Поэтому его прибор был пригоден лишь для коротких промежутков времени, например для определения врачами частоты биения пульса.

Тень, падающая от столбика (гномона) на коническую поверхность часов, показывает время.

Между тем проблема измерения времени еще не была удовлетворительно разрешена в эпоху, когда жил Галилей.

Древние греческие ученые изобрели много разных солнечных часов. У одних тень столбика падала на вертикальную стену, у других — на поверхность шара, конуса или цилиндра. Эта тень, служившая стрелкой солнечных часов, по мере движения по небу солнца поворачивалась, указывая концом деления циферблата. Но эти часы годились только для измерения времени днем.

При астрономических наблюдениях пользовались водяными часами, усовершенствованием которых занимался еще Ктезибий в I веке до н. э. Этими часами время измерялось по количеству вытекавшей из сосуда воды.

Для градуирования водяных часов открывали кран верхнего сосуда в тот момент, когда восходящее солнце только касалось верхним краем горизонта. Когда же оно, передвинувшись на ширину диска, касалось горизонта нижним краем, количество вытекшей воды определяло «шаг» солнца.

В XIV веке уже строились и колесные часы, приводившиеся в действие тяжестью гирь. Так как опускание гири — ускоренное движение, то колесные часы нуждались в регуляторе. Они регулировались особым приспособлением, «билянцем», — горизонтальной штангой на вертикальной оси с насаженными на ней двумя лопатками. Храповое колесо часов при вращении упиралось зубцом то в верхнюю, то в нижнюю лопатку. Зацепив верхнюю лопатку, храповик двигал его в одну сторону. Через короткое время этот зубец терял соприкосновение с верхней лопаткой, но другой зубец зацеплял нижнюю лопатку и поворачивал ось «билянца» в обратную сторону.

Скорость хода зависела от инерции горизонтальной штанги. Чтобы замедлить его, «билянц» нагружали гирями, а иногда, в башенных часах, даже просто кирпичами.

Колесные часы, регулируемые колебаниями в горизонтальной плоскости рычага w— «билянца».