Упрямый Галилей
Шрифт:
…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
1617
Там же. С. 208.
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.
1618
Там же. С. 207.
1619
Там же.
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 .
1620
Там же. С. 209.
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 .
1621
Картезианская теория вихрей не была чем-то принципиально новым. Истоки ее можно обнаружить в популярном на рубеже XVI – XVII веков трактате «Механические проблемы», авторство которого приписывали Аристотелю (см. сноску 10 в предыдущем разделе «Imprimatur»). См. также: Dear P. Circular Argument: Descartes’ Vortices and Their Crafting as Explanations of Gravity; Айтон Э.Дж. Картезианская теория тяжести; Aiton E.J. The Vortex Theory of Planetary Motions.
1622
Декарт Р. Сочинения… Т. I. С. 221.
1623
Там же. С. 223.
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
1624
Там же. С. 224.
1625
Там же.
1626
См. подробнее: Schuster J.A. «Waterworld»: Descartes’ Vortical Celestial Mechanics… P. 35 – 79.
Но ведь если легкая частица не просто поднимается вверх (от поверхности Земли), но при этом еще вращается вокруг своей оси, которая перпендикулярна земной поверхности, то она должна отбрасывать соприкасающиеся с ней тяжелые частицы не вниз, а в стороны 1627 . Такое возражение высказывалось, но Декарта волновало не это 1628 . Для него было важно, что на базе сконструированной им теории вихрей ему удалось объяснить, как ему казалось, и свободное падение, и движение планет.
1627
Были и другие возражения и недоумения по поводу приведенного объяснения, о чем см.: Ibid. P. 74 ff.
1628
Он дает несколько путаное разъяснение, почему тяжелое тело падает отвесно, а не наискосок (Декарт Р. Сочинения… Т. I. С. 224 – 225), но я не буду здесь на этом останавливаться, чтобы не перегружать изложение.
Итак, Декарт добился того, чего хотел, – он построил теорию, которая позволяла, опираясь на ограниченную совокупность принципов, охватить широкий круг земных и небесных явлений, и, что особенно важно, эта теория описывала механизм наблюдаемых явлений, не вводя никаких реальных свойств, форм и качеств, никаких, по выражению М.К. Мамардашвили, «бесенят», которые бы сидели в материальных телах и «подсовывали» нам некую видимость. Метафизически картезианская рационалистическая корпускулярно-механистическая натурфилософия, во всяком случае, вызывает понимание, не говоря уж о ее исторических заслугах. Но как быть с физической стороной такого подхода?
БОЛЬШЕ ЯСНОСТИ – БОЛЬШЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
Продолжим Декартово рассуждение о свободном падении. Если, как он полагал, ускорение падающего тела зависит от приданного ему частицами вихря количества движения, а также от разницы в «способностях движения» (фактически от различия скоростей) частиц небесной материи и третьего элемента, из которого главным образом и составлено тело, то чем быстрее оно падает, тем меньше его ускорение.
И когда окажется, – писал Декарт де Бону 30 апреля 1639 года, – что они [тела] падают столь же быстро, как она [небесная тонкая материя] движется, то она больше уже не будет их толкать вообще, и если они станут падать еще быстрее, она станет оказывать им сопротивление. Отсюда Вы можете видеть, что существует множество вещей, которые следует учесть перед тем, как можно будет сказать что-то определенное относительно скорости [падающего тела]. И это то, что всегда меня приводило в смущение. Однако многие вещи могут быть также объяснены с помощью этих принципов (то есть теории вихрей и законов «нового мира». – И.Д.), которые раньше не были поняты 1629 .
1629
AT, II. P. 544.
Каков же итог многолетних Декартовых усилий понять явление свободного падения? Отбросив идею существования в природе пустоты, Декарт вынужден был признать все свои первоначальные рассуждения о свободном падении, которые я привел выше, ложными. Осенью 1631 года он писал Мерсенну:
Я не отказываюсь от того, что я говорил по поводу скорости тел, падающих в пустоте, ибо, как каждый может себе представить, принимая пустоту, все остальное можно доказать, однако я полагаю, что допускать пустоту было бы ошибочным 1630 .
1630
AT, I. P. 228.
Следовательно, надо развивать теорию падения тела в среде (plenum).
Декарт был уверен, что справится с этой задачей. «Я убежден, – заверял он Мерсенна в том же письме, – что смогу определить скорость увеличения скорости (то есть ускорение. – И.Д.) камня, [падающего] не in vacuo, но in hoc vero aere» 1631 . Закон свободного падения, открытый Галилеем (s ~ t2), на Декарта не произвел никакого впечатления, потому что этот закон относился к гипотетической, «выдуманной» ситуации движения тела в пустоте, тогда как его, Декарта, задача была иной – найти реальный закон свободного падения тел. Однако то было далеко не легким делом. Разработанная им качественная теория этого явления оказалась столь сложной, что не поддавалась количественному выражению. В июне 1637 года Декарт признался Мерсенну, что движение свободно падающего тела представляет собой «нечто зависящее от столь многих других [факторов], что я не могу дать вам надлежащего объяснения в письме. Могу сказать лишь одно – ни Галилей, ни кто-либо другой не смогут определить ничего, что имеет отношение к этому [вопросу] и что было бы ясным и доказательным, пока они не выяснят, что такое вес и каковы истинные принципы физики» 1632 .
1631
Ibid. Р. 231.
1632
Ibid. Р. 392.