Квинтэссенция. Книга первая - Ирина Львовна Радунская
Другие ученые, среди которых наиболее крупным был Архимед, старались сформировать простые понятия, не требующие доказательств, а затем, пользуясь математикой, описать свойства сложных систем и явлений. В течении многих веков после Архимеда никто не сумел существенно развить его методы. Что этому мешало? Мы вернемся к обсуждению этого вопроса.
Аристотель славился умением наблюдать. И всегда искал объяснение увиденному.
В его голове изобретательно складывалась своя картина мира. Он не считал, что это домыслы. Он верил в реальность придуманной им картины мира. Никто не мог сравниться с ним силой воображения и безапеляционостью утверждений. Эксперимент еще не стал верховным судьей науки. Мыслители еще пользовались только силой убеждений. «Я так думаю» — и решающее слово оставалось за самоуверенным авторитетом.
Итак, что думал Аристотель о природе вещей?
Он считал, что тела могут быть тяжелыми или легкими. Тяжелые тела падают, они стремятся к Земле. Огонь — легкий, он стремится вверх, к небу. Движения вниз и вверх естественны, учил Аристотель, они продолжаются до тех пор пока их не прекратит сила. Земля — абсолютно тяжелая, огонь — абсолютно легкий, воздух и вода — относительно легки или тяжелы. Эти свойства передаются и телам, которые образованы из них.
Для того, чтобы воспрепятствовать тяжелым телам падать вниз к ним нужно приложить силу.
Все другие движения, считал Аристотель, являются вынужденными, а не естественными. Они порождаются силами и продолжаются только до тех пор, пока действуют вынуждающие силы. Телега движется только когда ее тянут лошади. Если оборвутся постромки или остановятся лошади, прекратится и движение телеги.
Итак, мы произнесли слово «сила». Это одна из первых находок науки. Со временем вся мощь научных методов будет брошена на решение загадок сил, властвующих над Вселенной. Ученые интуитивно поймут, что это — фундаментальное понятие лежащее в основе познания мира. Не удивительно, что понятие «сила» зафиксировано в соответствующих словах всех народов, создавших письменность.
Для Аристотеля сила является одним из простейших понятий. Сущность силы нельзя объяснить при помощи еще более простых понятий. Их не существует. Впрочем, они не нужны. Каждый и без специальных объяснений знает, что это такое. Сила свойственна человеку, ее можно чувствовать, держа в руке тяжелый предмет, поднимая его, натягивая тетиву лука, бросать копье. А стрела или копье, достигая цели, с силой вонзаются в нее.
Аристотель применял понятие «сила», рассуждая о механике. Например, груз с силой давит на опору или растягивает подвес. Рассуждая о простейших равноплечных весах, он пишет, что грузы (гири и взвешиваемый предмет) равны, когда силы их тяжести взаимно уравновешены.
Сила тяжести действует на все предметы. Тяжесть каждого предмета — его важнейшая характеристика. Она остается неизменной по величине, если не изменяется сам предмет. Другие силы способны изменяться. (Много позже ученые узнали, что тяжесть предмета может изменяться, например, при подъеме на гору. Этот вопрос мы еще обсудим).
Рассуждения Аристотеля справедливы. Они общепризнанны в наши дни для тех случаев, когда он судит о неподвижных предметах.
Но переходя к движущимся предметам, он теряет почву под ногами.
Наблюдая естественные движения, например, падение тел, Аристотель, конечно, видел, что скорость их падения возрастает. Но он не пытается определить как меняется эта скорость. Он пишет, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Это мнение господствовало около двух тысячелетий, до тех пор, пока не было опровергнуто Галилеем.
Галилей первым начал систематически проводить опыты. С их помощью он ставил вопросы природе и извлекал из них ответы.
К первым опытам его привело наблюдение за качанием лампад в церкви. Молодому мыслителю это было интереснее, чем церковная служба. Что вызвало интерес Галилея? Почему качающиеся лампады привлекли его внимание? Ответы на эти вопросы так важны, что мы вернемся к ним — от них зависело все дальнейшее развитие физики.
Теперь же возвратимся к Аристотелю. Ему казалось совершенно ясным, почему движется телега. Лошади с силой тянут постромки упряжки, а постромки передают эту силу телеге. Так происходит все время, пока лошади тянут телегу.
Аристотель видел и другое. Он наблюдал как тетива лука толкает стрелу и стрела начинает свой полет. Но что поддерживает ее движение после того, как стрела покидает тетиву? Что за сила продолжает двигать стрелу?
Как ответить на этот вопрос?
Аристотель не может обнаружить силу, поддерживающую движение стрелы. Не сможем обнаружить эту силу и мы. Но он не допускает, чтобы вопрос остался без ответа.
Он поступает так, как поступил бы любой натурфилософ. Исходный закон ему известен, он кажется очевидным: движение вызывается силой. Если натурфилософу не удается усмотреть движущую силу, ему необходимо путем логических построений найти ее. Он должен понять ее действие, а затем выяснить закономерность полета стрелы.
Аристотель поступает именно так и рассуждает, опираясь на логику. Стрела летит в воздухе. Ее острый конец раздвигает воздух и тем обеспечивает возможность продвижения стрелы. Продвигаясь вперед, стрела оставляет позади себя пространство, не заполненное воздухом. Но природа не терпит пустоты! — считает Аристотель. Поэтому воздух устремляется в освобожденное пространство и при этом толкает стрелу вперед. Так возникает сила, обеспечивающая свободный полет стрелы!
Вот ответ натурфилософа. Логическое построение привело его к обнаружению силы, поддерживающей длительный полет стрелы.
Правда, осталась деталь, требующая объяснения. Ведь стрела летит не вечно. Скорость ее полета постепенно уменьшается и, если она пролетит мимо цели, то вскоре упадет на землю.
Аристотель без труда решает и эту задачу. Дело в том, объясняет он, что в начале свободного полета стрелы тетива мешает воздуху толкать ее. Скорость стрелы с момента ее отрыва от тетивы начинает уменьшаться. А чем меньше скорость, тем слабее сила, с которой воздух толкает стрелу вперед. И скорость стрелы постепенно уменьшается…
Такое объяснение кажется нам абсурдным. Мы обязаны Галилею тем, что он превосходил Аристотеля в понимании процесса полета стрелы. Ведь Аристотель не знал ничего о «силе инерции», много позже введенной в науку Галилеем.
Слова «сила инерции» взята в кавычки потому, что этими словами Галилей отдал дань авторитету Аристотеля. Он понял, почему стрела, не подвергающая действию сил, продолжает свое движение. И это был огромный шаг вперед.
Должны были пройти века прежде чем физики поняли, что «сила инерции» очень странная сила. Непостижимая сила… этой тайной мы займемся позже…
Аристотель тем не менее был истинным ученым. Он стремился угадать законы природы, то есть свойства, характеризующие определенную совокупность
