Анатолий Ахутин - История принципов физического эксперимента от античности до XVII века

Все это до такой степени последовательно и строго определяется, исходя из установленных в начале принципов, что нам трудно понять утверждение И. Н. Веселовского в комментарии к этому сочинению, будто «Архимед чисто физически проверял условия устойчивости равновесия, не обращаясь ни к какому теоретическому критерию» (с. 578).

Практика и научный эксперимент. Экспериментальный смысл практической механики

Чтобы двигаться дальше, мы должны внимательнее присмотреться к тому отношению, которое связывает физическую теорию с техникой и практической деятельностью вообще. Это отношение совершенно неочевидно для рассматриваемой нами эпохи, и осторожность здесь тем более необходима, что не было недостатка в сочинениях, где связь эта рассматривалась поверхностно и односторонне или же вовсе отрицалась.

Мы уже видели, какую фундаментальную роль играет в системе аристотелевского теоретизирования всеобщая структура «ремесла». Речь здесь, конечно, никоим образом не идет о внешней аналогии, о простом перенесении схемы построения из одной области в другую. Следует, скорее подумать об их общем корне. Но можно задать также вопрос, где находится та точка, в которой может совершаться переход из одной области в другую, где мы находим то предметное понятие, которое оказывается общим как для человеческого ремесла, так и для «ремесла» природы? И если это понятие таково, что оно в равной мере функционирует как внутри существенных процессов природы, так и внутри человеческой практики, то последняя некоторым образом приобретает также и физико-теоретическое значение.

Мы фактически уже нашли это понятие и теперь только подведем краткий итог сказанному.

Решение Аристотелем проблемы движения в рамках общего способа античного теоретического мышления сводилось к тому, что движение понималось как частный случай и как возможность покоя. Всякий акт движения в мире компенсируется соответствующим актом противодвижения, так что в результате (в абсолютном смысле) ничто не изменяется. Таким образом, существенная форма всех физических процессов сводилась к циклам, к кругооборотам: одно возникает, или растет, или качественно изменяется за счет уничтожения, или убывания, или противоположного качественного изменения в другом, одно замещает другое в процессе передвижения. Такое движение требует внешнего источника (насилие в самой природе?), но затем может совершаться самопроизвольно, восстанавливая нарушенное состояние абсолютного покоя. Способ нарушения и восстановления равновесия определяется тем, каково это состояние равновесия, его формой (структурой). Поэтому равновесие и его свойства являются сущностью, теоретическим понятием природного движения вообще. Поскольку мы можем представить это понятие в механической схеме, его исследование — предметное или мысленное — приобретает статус физико-теоретического, экспериментального исследования. Именно поэтому мы так высоко оценивали статические исследования, которые вне такой логической перспективы выглядят обособленными и специальными исследованиями, относящимися к узкой области практического искусства — механике.

Мы уже неоднократно приводили высказывания Аристотеля о том, что искусство частью завершает то, что недоделала природа, частью подражает ей, действуя, может быть, с меньшим успехом, чем она сама. Но подражать можно по-разному. Можно пародировать внешние и поверхностные проявления природы, подражая, собственно говоря, не самой природе, а ее отдельным частностям. Но можно усваивать в своей деятельности универсальный и совершенный способ деятельности самой природы, единый и всеобщий прием, которым она достигает своих целей. Как выясняет физика, этот всеобщий прием состоит в том, что всякое движение, чтобы быть природным, т. е. естественным, должно быть опосредовано состоянием равновесия, что всякое движение существует здесь только как возможность покоя. Поэтому, когда я тяну камень по дороге и произвожу тем самым только движение, я должен затрачивать собственную силу, двигать противоестественно, т. е. пренебрегая выучкой у природы (разумеется, и в этом случае движение осталось естественным в абсолютном смысле, если включить в рассмотрение все процессы, которые создали мою силу). Напротив, когда я привязываю к камню канат, перекидываю его через блок и к другому концу привязываю равновесный первому камень, то он будет подниматься, подражая естественному движению, потому что это будет движение, восстанавливающее равновесие.

Таким образом, искусство механики есть искусство противодействовать природе способом, который подражает интимнейшим приемам деятельности самой природы. И общим понятием, которое позволяет осуществить такую трансформацию, оказывается понятие равновесия. Исследование свойств равновесия, имеющее непосредственно физико-теоретическое значение, оказывается в равной степени важным и для искусства механики.

Но теперь для нас важнее противоположный ход.

Разбирая и собирая свои машины, изучая особые случаи и нетривиальные возможности, механики повсюду исследовали единую форму равновесия, испытывали ее в новых условиях и изобретали новые ее эквиваленты. Понятие, синтезированное в анализе возможных предметных превращений, форм, способных зафиксировать движение (первая стадия эксперимента: идеализация), теперь само должно было подвергнуться аналитическому разложению и обнаружить свои собственные потенции и способности к превращению в другое (вторая стадия эксперимента: экспериментальный анализ идеализованного предмета).

Практический опыт сам по себе ничего не дает физическому эксперименту, но техника становится подлинной экспериментальной лабораторией, если только находится то понятие, которое обладает как конструктивно-технической предметностью, так и теоретической всеобщностью, причем сразу и в области техники, и в области физики. И в случае относительно простой техники древней Греции и Рима эта связь обнаруживается легче и непосредственней, чем, например, в Новое время.

Прекрасным примером того, как единое теоретическое понятие равновесия «работает» в практической механике (точнее, в теоретическом введении к практической механике), является «Механика» Герона Александрийского 86 . Вторая книга этого труда посвящена анализу действия пяти простейших «потенций»-машин, причем, как мы уже говорили, все (за исключением, может быть, клина) сводится к свойствам рычага, весов, круга. Дальнейший текст представляет собой теоретическое построение возможных машин из простейших.

Интересно, что у Герона, который отправляется от готовой геометрической идеализации весов к объяснению действия машин, меняется порядок обоснования. Круг, свойства которого были, скажем, в «Механических проблемах» основанием для объяснения того, что обнаруживается в весах, теперь, напротив, привлекается для того, чтобы кинематизировать архимедову статику с целью применить ее к движущимся механизмам. Так, переходя от описания «потенций» к объяснению их действий, Герон прежде всего объясняет действие рычага^ исходя из свойств круга, поскольку именно круг кажется ему более общей для машин формой, чем рычаг (II, 7, 8, 9). Когда же Герон ставит вопрос о действительном теоретическом основании действия этих машин, он возвращается к рычагу. «То, что пять потенций движут тяжести подобно кругам около одного центра, доказано фигурами, которые мы набросали в предыдущем; но мне кажется,— добавляет Герон,— что они более подобны весам, чем кругам, ибо в предыдущем основания доказательств для кругов были как раз даны нами при помощи весов» (II, 20).