Игорь Дмитриев - Упрямый Галилей

Сформулировав в седьмой главе «Le Monde» основные законы движения, Декарт переходит к детализированному описанию движения частиц материи в «новом мире». Поскольку в этом мире совсем нет пустоты и корпускулы не могут двигаться прямолинейно («они должны согласовываться в несколько круговых движений» 1615), то близость размеров и «подвижностей» микрочастиц обусловлена, по Декарту, тем, что «почти все частицы в соответствии с законами, предуказанными им природой, должны приблизиться к некоторой средней величине и некоторому среднему движению и таким образом принять форму второго элемента» 1616. Декарт красочно описывает процесс выравнивания скоростей и фигур корпускул:

…Так как мы предполагаем, что Бог с самого начала установил между частицами этой материи всякого рода неравенства, мы должны допустить, что в ней имеются частицы всевозможных размеров и фигур, склонные либо к покою, либо к движению, и притом всевозможными способами и в любом направлении.

Однако это различие не мешает тому, чтобы через некоторое время частицы стали приблизительно одинаковыми. Особенно это относится к частицам, находящимся на одинаковом расстоянии от центров, вокруг которых они вращаются. Не имея возможности вращаться друг без друга, наиболее подвижные частицы необходимо должны сообщать свое движение менее подвижным, наиболее же крупные должны ломаться и делиться, чтобы получить возможность пройти через те же самые места, через которые проходят им предшествовавшие, либо подниматься выше. Таким образом, все частицы в короткое время располагаются в некотором порядке, причем каждая оказывается более или менее удаленной от центра, вокруг которого проходит ее путь, в зависимости от ее величины и движения в сравнении с другими [рис. 3.7]. И даже, поскольку величина частицы всегда замедляет скорость движения, надо думать, что наиболее удаленными от каждого центра частицами были как раз те, которые, будучи несколько меньшими, чем более близкие к центру, обладали вместе с тем гораздо более быстрым движением.

Точно так же в отношении фигур частиц: хотя мы предполагаем, что сначала частицы были всевозможных видов и что у большинства из них было много углов и много сторон, подобно кускам разбитого камня, однако впоследствии, двигаясь и сталкиваясь друг с другом, они должны были постепенно обломать острые вершины своих углов и сгладить грани своих сторон. Вследствие этого частицы стали почти круглыми, подобно тому, как это происходит с песчинками и галькой, когда они катятся, увлекаемые водой реки 1617.

Далее, «предположив <���…>, что Бог сообщил <���…частицам материи> сначала различное движение, мы не должны думать, что все они стали вращаться вокруг одного-единственного центра. Они стали вращаться вокруг нескольких и, как можно себе представить, различно расположенных по отношению друг к другу центров» 1618. В итоге вблизи каждого центра движения должны перемещаться по замкнутым траекториям либо частицы «наименее подвижные», либо «имеющие меньшую величину», либо и те и другие. Частицы же «наисильнейшие», то есть «наибольшие из движущихся с одинаковой скоростью и движущиеся с наибольшей скоростью из одинаковых по величине», должны описывать самые большие круги, «более приближающиеся к прямым линиям» 1619. Короче, по мере удаления от центра движения скорости обращения и размеры частиц второго элемента увеличиваются.

Рис. 3.7. К вихревой теории Декарта

Что же касается первого элемента, то, поскольку его много, его излишек должен переместиться к центрам движения. «Первый элемент должен образовать в этих центрах круглые, совершенно жидкие и легкие тела. Непрерывно вращаясь в том же направлении, что и частицы окружающего их второго элемента, но значительно быстрее их, тела способны усилить движение тех частиц, к которым они ближе всего, и толкать их во все стороны, направляя от центра к периферии: в свою очередь частицы эти также толкают друг друга» 1620.

Изложенные выше представления получили название теории вихрей 1621. Декарт использовал эту теорию для объяснения широкого круга явлений, как небесных (движения Солнца, Луны, планет и комет), так и земных, в частности для объяснения свободного падения тел. Касаясь последнего вопроса, он начинает с причин, то есть с рассуждений о природе тяжести.

По его мнению, тяжесть, то есть сила, которая заставляет частицы третьего элемента стремиться к центру Земли, «состоит только в том, что частицы малого неба, окружающего Землю, вращаясь гораздо быстрее вокруг ее центра, чем частицы земли (то есть третьего элемента. – И.Д .), с большей же силой стремятся от нее (то есть от поверхности Земли. – И.Д .) удалиться и вследствие этого отталкивают туда последние (толкают частицы земли к центру планеты. – И.Д .)» 1622. Иными словами, происходит выталкивание частиц более тяжелого элемента частицами более легкого, причем источником этого действия оказываются не тяжелые частицы, но легкие, которые наделены большей способностью движения (« force de se mouvoir »), и потому под действием центробежной силы последние устремляются вверх, отодвигая тяжелые частицы назад, к центру Земли, и чем больше плотность тяжелых частиц, тем с «большей силой и скоростью» они будут выталкиваться вниз частицами легкой материи. А поскольку в мире Декарта нет пустоты, то «все частицы противостоят друг другу; каждая из них связана с теми частицами, которые должны занять ее место в случае, если она поднимется, и точно так же с теми, которые займут ее место в случае, если она опустится, подобно двум чашам весов, уравновешивающим друг друга», поэтому ни одна из частиц, «находящихся в равновесии, не может ни подняться, ни опуститься, если другая не сделает в тот же момент противоположного движения» 1623.

Почему же тогда камень падает вниз, к центру Земли, а не удаляется от него? А потому, отвечает Декарт, что камень содержит в себе больше материи земли и соответственно меньше «материи неба» (то есть материи первых двух элементов), чем «воздух равного с ним объема, а частицы третьего элемента приводятся в движение «материей неба» много слабее, нежели частицы воздуха, и «поэтому камень не обладает силой, которая поднимала бы его выше этого воздуха» 1624. Декарт еще раз подчеркивает – «каждая частица земных тел придавливается к T [центру Земли] окружающей ее материей, но не безразлично всей, а только определенным количеством последней, совершенно равным величине частицы» 1625. Ясно, что в основе картезианских рассуждений лежали законы гидростатики, в частности законы Архимеда и Стевина 1626.