Иван Рожанский - Античная наука

Среди сочинений римских авторов мы не найдем ни одного, в котором обнаруживался бы теоретический интерес к механике. Зато до нас дошел ряд трудов на латинском языке, посвященных прикладным вопросам архитектуры, строительного дела, военной техники, гидротехники. Среди них надо отметить прежде всего «Десять книг об архитектуре» Витрувия (I в. до н. э.), из которых три последние посвящены гидравлике, устройству различных типов часов и ряду проблем прикладной механики, включая военные машины. Учитывая, прежде всего, интересы строительного дела, Витрувий подробно описывает механизмы, применявшиеся в то время для поднятия тяжестей.

Описание римских водопроводов содержится в сочинении землемера и гидротехника I в. н. э. Фронтина. В «Записках о Галльской войне» Юлия Цезаря приводится очень детальное (хотя и не во всем ясное) описание свайного моста, построенного по его приказу при переходе через Рейн. Писатель IV в. н. э. Флавий Вегеций был автором сочинений, в которых были изложены многие технические вопросы, связанные с военным делом (разбивка лагерей, строительство крепостей, съемка планов местности). Содержание всех этих сочинений находилось в соответствии с чисто практической направленностью римского ума.

В заключение скажем несколько слов о принципиально новом шаге в развитии теоретической динамики (в сущности, не разрабатывавшейся со времен Аристотеля), который был сделан на самом рубеже средневековья Иоанном Филопоном. Этот человек был настолько своеобразной фигурой, что о нем следует сказать несколько подробнее.

Иоанн Филопон (что значит «Трудолюб»; другое его прозвище — «Грамматик») родился, по-видимому, в конце V в. п. э. и большую часть своей жизни прожил в Александрии. Там он слушал лекции Аммония, возглавлявшего возникшую незадолго до этого александрийскую философскую школу, но потом принял христианство и в конце концов получил сан епископа. Помимо большого числа трудов по грамматике, философии, теологии, из которых лишь немногие сохранились, Филопон написал комментарий к ряду трактатов Аристотеля. Особый интерес представляют его комментарии к «Физике», в которых он подвергнул ревизии ряд положений аристотелианской натурфилософии.

Рассматривая проблему движения брошенного тела, Филопон утверждал, полемизируя с Аристотелем, что нет никаких оснований прибегать к помощи воздуха, чтобы объяснить продолжающееся движение тела, которое уже оторвалось от источника движения (например, от руки, толкнувшей камень). По мнению Филопона, источник движения сообщает телу некую внутреннюю силу, поддерживающую в течение определенного времени его движение. Эта сила бестелесна, следовательно, она не может иметь ничего общего ни с воздухом, ни с какой-либо иной средой. Скорость тела определяется величиной этой силы; сопротивление среды, в которой летит тело, может только уменьшить его скорость, в пустоте же скорость будет иметь максимальную величину. В качестве примера движения без сопротивления Филопон указывал на равномерное и круговое движение небесных тел.

В средневековой литературе внутренняя сила, сообщаемая движущемуся телу, получила наименование «импетуса» (impetus по-латыни — стремление вперед, напор, натиск). Нам теперь ясно, что идея импетуса представляла собой первое предвосхищение понятий импульса и кинетической энергии.

Аристотелевская концепция падения тел также была раскритикована Филопоном. Согласно Аристотелю, чем больше тело, тем оно сильнее стремится к своему «естественному» месту (тяжелые — к центру вселенной, а легкие — к ее периферии). С другой стороны, скорость падающего (или соответственно, летящего вверх) тела обратно пропорциональна сопротивлению среды, в которой это тело движется. Отсюда следовало, что при отсутствии сопротивления среды, т. е. в пустоте, тела должны падать (или лететь вверх) с бесконечно большой скоростью. По мнению же Филопона, тело и в пустоте будет падать с конечной скоростью, определяемой его тяжестью. Сопротивление среды может только уменьшить эту скорость. Иначе говоря, аристотелевский закон

(где υ — скорость тела, Р — его вес, а R — сопротивление среды) Филопон заменил другим законом, при котором скорость падающего тела может стать равной пулю, но никогда не будет бесконечно большой

Свои соображения Филопон подкрепляет ссылкой па факты; вполне возможно, что он проводил какие-то эксперименты с падением тел в разных средах.

И в других вопросах Иоанн Филопон проявил оригинальность и самостоятельность мышления. В частности, он утверждал, что вселенная не вечна и что небесные тела имеют ту же природу, что и вещи подлунного мира. А в теологических вопросах, уже будучи христианином, Филопон высказывал взгляды, зачастую расходившиеся с догматами христианской религии.

По сравнению с оптическими трактатами Евклида и Архимеда «Катоптрика» Герона, ранее принимавшаяся за сочинение Птолемея, содержит ряд новых моментов. В этом трактате Герон обосновывает прямолинейность световых лучей бесконечно большой скоростью их распространения. Далее он приводит доказательство закона отражения, основанное на предположении, что путь, проходимый светом, должен быть наименьшим из всех возможных. Это — частный случай принципа, обычно связывается с именем Ферма (позднее, в VI в. н. э., Олимпиодор будет обосновывать этот принцип следующим образом: природа не допускает никаких излишеств, а это имело бы место, если бы для прохождения света она выбирала не самый короткий путь). Вслед за законом отражения Герон рассматривает различные типы зеркал; особое внимание он уделяет цилиндрическим зеркалам и вызываемым ими искажениям изображений. В заключение в трактате приводятся примеры применения зеркал, в том числе для театральных представлений.

С точки зрения развития измерительной техники интересен другой трактат Герона — «О диоптре». Диоптрой Герон назвал универсальный визирный инструмент, сочетавший функции позднейших теодолита и секстанта. Наводка диоптры осуществлялась путем вращения вокруг двух осей — вертикальной и горизонтальной; для более точной установки служил микрометрический винт, впервые описанный именно в этом сочинении.

Явление преломления еще не рассматривалось Героном, хотя было известно грекам с давних времен. Систематическое изучение этого явления впервые было проведено Птолемеем. В своей «Оптике» Птолемей описывает опыты по измерению углов преломления света при переходе лучей из одной прозрачной среды в другую и приводит полученные значения, которые для того времени можно считать весьма точными. Птолемей обнаружил такту явление полного внутреннего отражения. Однако нет никаких намекав на то, что он пытался как-либо сформулировать закон преломления.