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

Мы можем частично ответить на эти вопросы после того, правда, как выяснили многие существенные черты этого эксперимента. Мы знаем уже, что он связан с радикальным преобразованием, изменением, «разрушением» естественных «форм» — вещей, что в нем важны те искусственные условия, когда «естественное» движение в едином и непрерывном процессе переходит в «насильственное» и обратно, наконец, что его основание составляет процесс, выражающийся в едином функциональном законе. Первый момент отсылает нас от «натуралистов» в область «человеческих искусств», которые занимаются преобразованием естественных вещей. Второй момент ограничивает область «искусств» механическими, по традиционному определению предназначенными к тому, чтобы «обмануть природу», т. е. заставить естественный процесс способствовать протеканию искусственного процесса. Наконец, третий момент вводит нас в область экспериментальной механики — действительной почвы, на которой формировалась новая физика.

Хорошо известна та огромная роль, которую сыграла механическая практика в становлении новой физики. Подробно и глубоко изучено взаимокатализирующее влияние новой техники и мануфактурного способа производства в целом, с одной стороны, и возникающей -быстрыми темпами новой теоретической механики, с другой 6 i . По существу можно было бы сказать, что новая физика родилась из экспериментальной ветви прикладной механики, поскольку теоретическая механика долгое время ограничивалась архимедовской статикой и умозрительно трактуемой динамикой (физика «импето»). С равным правом можно сказать, что новая теоретическая механика первоначально развивалась, внедряя математические методы Архимеда в решение реальных механических задач.

Главный математик Савойского герцога Джамбатиста Бенедетти, следуя которому Галилей составил свой первый трактат «О движении», подверг серьезной критике основные положения аристотелевской динамики именно потому, что его физическая интуиция была определена механическими искусствами 62 . Наиболее выдающейся фигурой этого периода (конец XVI в.) является, без сомнения, Симон Стевин — в равной степени теоретик строго архимедовской традиции и крупный инженер (инспектор всех водных сооружений Голландии). В его трудах связаны проблемы теоретической механики, трактуемые чисто геометрически, с задачами прикладной механики. Опыт человека-мастера непосредственно становится опытом человека-теоретика.

Галилей только в 1584 г., в возрасте 20 лет, решительно бросил занятия медициной, которую он изучал в Пизанском университете, вернулся во Флоренцию и отдался изучению математики под руководством преподавателя флорентийской художественной академии Остилио Риччи сз . Ольшки, исследовавший рукописи этого ученого, делает вывод, что Риччи преподавал проблемы практической механики и прикладной математики, изложенные в традиции школы Тартальи. Галилей, таким образом, получил свое математическое образование в непосредственном контакте с инженерной техникой и экспериментальной механикой 64 . Риччи познакомил Галилея с вопросами практической гидравлики, архитектуры и т. д. С тех пор Галилей никогда не порывал связи с людьми техники и не прекращал сам занятия практическими задачами. «Так, он держал в течение ряда лет в своем доме в Падуе техническую мастерскую, в которой... изготовлял... инструменты... и ставил свои научные опыты» 65 .

Он, может быть, не сразу понял фундаментальное значение именно механики для познания природы. Во всяком случае уже в работе « De motu » (Пиза, 1589 г.) Галилей полностью усвоил метод Бенедетти. А в предисловии к трактату «Механика», над которым он начал работать с первых лет пребывания в Падуе (1592), он упрекает тех инженеров, которые надеются при помощи механики «обмануть природу». Здесь Галилей имеет в виду не только (и даже не столько) изобретателей perpetimm mobile (II, 417). Мы помним, что именно таково («обман природы») было традиционное определение механики, и если Галилей с первых слов доказывает, что при помощи механических орудий нельзя произвести никакого действия, противоречащего законам природы, то это значит, что он не согласен с таким определением и включает законы механики в систему законов всей природы. И, может быть, то, что заставило Галилея поставить почти прикладную дисциплину о сопротивлении материалов в один ряд с наукой, касающейся «предмета вечного, имеющего первенствующее значение в природе, обсуждавшегося великими философами...» (II, 114), было именно сознание глубокой общности законов, лежащих в основе этих двух «новых наук».

В 1620 г. в « Epitome Astronomiae Сорегшсапае» И. Кеплер, обсуждая изменение линейной скорости планет в зависимости от их расстояния до Солнца связывает это явление с законом рычага, сравнивая «движущуюся силу Солнца» с действием грузов на плечах переменной длины 66 . Тем самым он открывает путь, по которому в течение XVII в. пришли к идее небесной механики, принципиально невозможной в античной науке

Идея физики как всеобщей механики зарождалась в умах ученых с конца XVII в. и впервые была обоснована Декартом. Но прежде всего распространилось убеждение, что исследование механических процессов не просто отличается максимальной строгостью и точностью (аргументы Бенедетти и Стевина), но имеет непосредственное отношение к исследованию фундаментальных законов самой природы. И по мере развития теоретической механики в новом смысле слова весь опыт «механических искусств» втягивался в физику и перерабатывался там.

Вот почему Первый день своих «Бесед» Галилей открывает размышлением Сагредо и Сальвиати о достоинствах и научной пользе венецианского арсенала. Его мастера, наблюдая создания предшественников и размышляя при изготовлении собственных изделий, «приобрели большие познания и остроту рассуждений». «Беседы с ними,— замечает Сагредо,— не один раз помогали мне разобраться в причинах явлений не только изумительных, но и казавшихся сперва совершенно невероятными» (II, 116). !

Итак, мы можем заключить, что новая физика, обретя в «коперниканском мышлении» философскую перспективу, получила свое предметное и экспериментально-техническое содержание от опыта «механических искусств». |

В. Механика и математика

Механическая практика могла быть источником предметности для новой физики, но она ни в коем случае не была ее единственным истоком. Подобно тому, как растение перерабатывает питательные вещества, полученные из почвы, в систему органических образований, физическая наука, усваивая опыт механической практики, радикально перерабатывала его.

Особенности образования Галилея, о которых мы уже говорили,— раннее развитие технического таланта, погружение в атмосферу университетской науки и сосредоточение внимания на «философии» динамических проблем, наконец, позднее обращение к математике и изучение механики параллельно с ней — все это приводит к тому, что механический опыт прежде всего оборачивается для него своей теоретической стороной. Практическая механика становится для Галилея не просто областью применения его технических талантов, но школой изобретательного эксперимента. Его отношение к ремесленному опыту активное и независимое. Предметность и теоретическая цель здесь, как и везде у Галилея, взаимно образуют друг друга. Критичность, свойственная теоретику, ничуть не меньше у Галилея по отношению к практической эмпирии ремесленника, чем по отношению к философствующей эмпирии перипатетиков.