Владимир Кирсанов - Научная революция XVII века

Буридан ясно понимал различие между естественными круговыми движениями на небе и насильственным движением брошенного рукой камня на земле, и то, что он употребляет для их объяснения одно и то же понятие импетуса, говорит о его желании объяснить все движения во Вселенной с помощью механических законов. В этом его великая заслуга. Средневековая наука не могла избежать введения «интеллигенции», или «ангелов», для объяснения небесных движений, ибо только таким образом оказывалось возможным говорить о движении в среде без сопротивления, которое без вмешательства «интеллигенции» не могло быть таковым (т. е. движением, длящимся во времени), а должно было бы представлять собой мутацию.

Попытка Буридана объединить с помощью импетуса объяснение земных и небесных движений была затем продолжена Оремом. Нововведение Орема состояло в том, что он наделил небесную сферу особым видом сопротивления, которое действует таким образом, что скорость объекта сохраняется неизменной, «ибо сопротивление, которое действует на небесах, выражается не в склонности к покою или какому-либо другому движению, а лишь в том, что (первоначальное) движение не убыстряется» {1, с. 97}.

Это предложение Орема явилось следствием рассмотрения проблемы, поставленной Буриданом в его анализе небесных движений. Мы могли бы сформулировать эту проблему так: в какой степени объяснение Буридана является аналогом закона инерции? Буридан говорит, что в отсутствие сопротивления для небесных движений импетус сохранялся бы бесконечно долго. Значит ли это, что небесные тела должны в таком случае двигаться бесконечно долго? Эту проблему и анализирует Орем. С точки зрения схоластической философии такой импетус мог вызвать только движение с бесконечной скоростью, а не длящееся бесконечно движение. Поэтому Орем хочет спасти буриданово механическое объяснение (а с точки зрения схоластики оно невозможно в среде без сопротивления без введения в рассмотрение «интеллигенции») и делает это, вводя сопротивления особого рода.

Роль сопротивления в позднесредневековой физике очень важна. Ее важность определяется не только самой концепцией движения, но и тем, как понималось сопротивление в ту эпоху. Согласно общепринятой точке зрения любое насильственное движение на земле испытывало два вида сопротивления: внешнее сопротивление среды и внутреннее сопротивление, складывающееся, в свою очередь, из двух компонент — тенденции к противоположно направленному движению, т. е. тяжести, и тенденции к покою, т. е. инерциального сопротивления. Если от внешнего сопротивления среды (возникающего в результате трения) теоретически и можно было бы освободиться, как и от влияния тяжести (например, на горизонтальной плоскости), то от инерциального сопротивления в принципе освободиться нельзя.

Понятие такого сопротивления существовало почти у всех натурфилософов XIV в., но наиболее отчетливо оно было сформулировано Оремом в его комментариях к «Физике» Аристотеля. Комментарии Орема были, к несчастью, утеряны, но ход его мыслей оказалось возможным восстановить по некоторым местам из других его комментариев — к трактату Сакробоско «О сфере» и к трактату Альберта Саксонского «О небе и мире» {1, с. 92—93}. Орем называет его «склонностью к покою» (inclinatio ad quietem), причем предполагается, что эта склонность к покою остается постоянной вне зависимости от того, движется ли тело или покоится. В одном месте Орем говорит, что «каждый движущийся объект, который оказывает сопротивление движителю, стремится к покою или же к противоположно направленному движению» {1, с. 92}, и это высказывание дает основание А. Майер утверждать, что Орем был первым, кто проводил различие между инерционной и тяжелой массой и осознал, таким образом, наличие двух инерционных свойств тела, участвующего в насильственном движении {1, с. 95}.

Другой важной проблемой, возникающей при обсуждении понятия импетуса, является ускорение. Многим философам Средневековья казалось, что снаряд, брошенный рукой или каким-либо орудием, достигает наибольшей скорости в течение некоторого времени после броска, т. е. он сначала ускоряется, достигает максимума скорости, а затем уже его скорость начинает убывать. Такая точка зрения основывалась, как считали, на опыте; однако Буридан ее не разделял и говорил, что он никогда не делал таких наблюдений. С другой стороны, Орем был ее ревностным защитником, и что наиболее интересно, такая неправильная точка зрения привела его к замечательному выводу: чтобы объяснить ускорение тела, он провозгласил, что импетус надо рассматривать как причину не постоянной скорости, а постоянного ускорения. Такая точка зрения не может не вызвать аналогии с ньютоновым понятием силы. Как бы то ни было, подобные аналогии показательны в том смысле, что многие понятия классической механики, пусть неявно или случайно, но содержались в своеобразном конгломерате идей и теорий доклассической науки. Творцам новой науки предстояло отобрать из него наиболее ценные и поместить в новые концептуальные рамки.

Буридан также обсуждает проблему ускоренного движения в связи с понятием импетуса, но он приходит к ней, исходя из совершенно других предпосылок, чем Орем, анализируя случай снаряда, брошенного вверх. Здесь он исходит из общего положения своей теории, что в процессе любого насильственного движения снаряд необходимо теряет свой импетус вследствие всеобщей и естественной склонности тяжелых тел двигаться вертикально вниз. Но если освободиться от этой «склонности» и рассмотреть движение снаряда, падающего вертикально вниз, тогда, согласно Буридану, тело будет ускоряться (движение лишено сопротивления), а причиной ускорения будет непрерывное увеличение импетуса.

«Нужно представить, что тяжелое тело не только само приобретает движение от основного движителя, т. е. своей тяжести, но оно также приобретает для себя некоторый импетус в процессе этого движения. Этот импетус имеет способность двигать тяжелое тело наряду с перманентной естественной тяжестью. А поскольку такой импетус приобретается в процессе движения, то чем быстрее движение, тем больше и сильнее становится импетус. Итак, следовательно, тяжелое тело движется в начале движения только вследствие своей естественной тяжести, поэтому оно движется медленно. В дальнейшем оно движется как вследствие той же самой тяжести, так и вследствие импетуса, приобретенного за некоторое время; в результате оно движется более быстро. А так как движение становится быстрее, импетус также становится больше и сильнее, и таким образом тело движется быстрее вследствие своей естественной тяжести и этого большего импетуса, и снова оно будет двигаться быстрее; и таким образом оно будет всегда и непрерывно ускоряться до самого конца» {4, с. 560-561}.