Дмитрий Калюжный - Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона

Галилео Галилей (1583) наблюдает в Пизанском соборе качание люстры. В 1590 году своими опытами над падением тел с наклонной башни в Пизе он доказал, что скорость падения тел не находится в прямой пропорциональной зависимости от их тяжести.

Физика XVII века

В XVI столетии, как мы видели, Европа вполне успела освоиться с византийской наукой, которую ученые XIX века назвали древней. Все из византийских достижений, что не погибло безвозвратно, было разыскано и стало общедоступным благодаря переводам и пояснениям, и это отличительная черта рассмотренного нами века. Однако в собственно физике существенных успехов еще незаметно.

Только в XVII веке Европа твердо вышла за рамки канонизированной византийской науки, признав экспериментальный метод истинным физическим методом.

На рубеже XVI и XVII веков физика вызывала довольно большой интерес. Даже математики интересовались опытными исследованиями, и если не производили их сами, то, во всяком случае, побуждали к ним других. Физиков в нашем смысле слова, то есть людей, методически занимающихся экспериментальным исследованием природы, в ту пору еще не существовало. Для проведения таких работ, вообще говоря, нужны какие-то общие воззрения, на основе которых можно было бы строить гипотезы и проверять или исправлять их в зависимости от результатов эксперимента. Однако после отказа от принципов натурфилософии Аристотеля никакой методически выстроенной общей системой воззрений физика не обладала.

Физики поступали так. Выдвигался какой-нибудь априорный, не основанный на опыте постулат, из него делались выводы, а затем эти выводы и проверялись на опыте. Галилей шел именно по этому пути. Тот же принцип работы был у Декарта, система которого построена вполне априорно. На таких соображениях основан Декартом, например, закон преломления и отражения, которым он воспользовался для создания математической теории радуги.

Между тем после того, как учение Аристотеля о субстанциальных качествах было отвергнуто, опять встал вопрос об устройстве мира. Можно было вернуться к идее атомизма и попытаться объяснить все явления природы непосредственным механическим действием мельчайших частиц материи. Но эти частицы оставались невидимыми, чисто умозрительными. В ученых спорах отрицалась возможность непосредственного действия одного тела на другое на расстоянии, без промежуточной материи; чтобы выйти из тупика, допускалось существование кроме осязаемой материи еще и неосязаемой, обусловливающей световые, электрические и магнитные явления. Физики тщились разрешить все эти вопросы и сильно расходились в своих мнениях.

Рене Декарт (1596–1650), сначала допускавший существование пустого пространства, впоследствии отверг эту гипотезу и предположил существование трех различных элементарных веществ, сплошь заполняющих пространство. Напротив, Пьер Гассенди (1592–1655) предпочел держаться старых теорий Демокрита и Эпикура. Его сочинения, обнаруживающие глубокие знания, пользовались значительным влиянием у современников.

Дискуссии о пустоте приняли совершенно иной характер, когда в орбиту внимания физиков вошел вопрос о барометрической пустоте. Ученик Галилея Торричелли (1608–1647) указал, что воздух обладает весом и оказывает давление. Декарт согласился с этим мнением, Паскаль попытался в своих «Новых опытах относительно пустоты» (1647) доказать, что верхняя часть барометрической трубки, не заключающая в себе никакого вещества, должна считаться за пустоту. Уже в следующем году он мог сослаться на опыты, произведенные на горе Пюи-де-Дом, которые доказывали, что колебания уровня ртути в барометре находились в зависимости от давления воздуха.

Опытные исследования на Пюи-де-Дом имели кардинальное значение для перехода к систематическому изучению природы. Доказательство тяжести воздуха, открытие способа измерения атмосферного давления и изучение его колебаний, а также основной закон гидродинамики, установленный Торричелли, существенно дополнили открытые Галилеем принципы механики. Они неминуемо вели к возникновению настоящей опытной физики, а исследователи были уже подготовлены к ней учением Декарта.

Интересно, что этот новый путь опытного исследования был уже указан Френсисом Бэконом (1561–1626). Произведения этого английского лорд-канцлера оказали большое влияние на научную мысль, хотя ему и не удалось достичь реальных позитивных результатов. К сожалению, он недооценивал значение математики для физики, отвергал систему Коперника, игнорировал открытия Кеплера и т. д. Несмотря на вражду к Аристотелю, поддавался влиянию схоластического мировоззрения. У него не было дарования к совершению новых открытий, а пытаясь применять свой собственный метод опытного исследования, он, похоже, сам не понял его значения. А как писал Декарт, никакой метод не может рассчитывать на признание ученых, если основательность его не доказана на деле.

Вот почему, несмотря на все свои старания, Бэкон не сделался для ученых ни руководителем, ни передовым человеком. Он дал себе совершенно правильное название: трубач, герольд. Он только призывал к открытию истины. Но и в этом он был силен главным образом потому, что волею судеб оказался не скромным университетским преподавателем, а блестящим политиком, лорд-канцлером.

Даже после Бэкона, вплоть до середины XVII столетия опытный метод существовал только в теории. Ученые делали свои заключения большею частью априорно и с помощью математики. Это обусловило разрыв между сведениями, добытыми исключительно путем наблюдений и полученными в результате умозаключений. Наука как бы распалась на две совершенно независимые сферы, и успехи, достигнутые в одной из них, нисколько не воздействовали на открытия, совершаемые в другой. Вся промежуточная область была не заполнена, и разум человеческий не мог здесь прийти ни к каким сколько-нибудь окончательным результатам.

Итак, характерные черты XVII века – любовь к эксперименту и классификациям, а также строгий и сухой рационализм на фоне продолжающей править бал схоластики.

С именем Галилея, прожившего 78 лет, из них 42 года – в XVII веке, в значительной мере связан прогресс в развитии всех прикладных оптических исследований, от применения телескопа и до микроскопа.

Первая зрительная труба появилась на рубеже XVI и XVII веков в Голландии, о чем сообщил в 1608 году очковых дел мастер Липперсгейм. Известие о его изобретении побудило Галилея через год в Падуе построить свой телескоп и тем самым положить начало современной астрономии. Разработкой же собственно теории этого инструмента и практики его применения занимался не только Галилей, но и в основном Иоганн Кеплер.

Изобретение зрительной трубы в начале XVII века было вполне естественным, а ее быстрое распространение и блестящие результаты, полученные при ее помощи, свидетельствуют о своевременности открытия. Напротив, микромир никого не привлекал в эту пору, и микроскоп можно назвать преждевременным изобретением. Использовать его наука не сумела.

И этому нисколько не противоречит тот факт, что изобретение зрительной трубы относят обыкновенно к 1608-му, а микроскопа к 1590 году, на 18 лет раньше. Дело в том, что 1608-й – это год обнародования изобретения зрительной трубы, а 1590-й – действительно год изобретения микроскопа.

Кроме того, последняя дата не вполне достоверна.

Наши знания о первом микроскопе основаны на сообщении голландского посла В. Ф. Борееля (1655), который слышал, что его прежний товарищ детства в Мидельбурге, оптик Захарий Янсен, вместе со своим отцом устроил первый микроскоп. Изобретатели представили прибор эрцгерцогу Альбрехту австрийскому, а он подарил его Дреббелю, у которого посол и видел микроскоп в 1619 году. О том же сообщал и сын Захария Янсена. Так как фактов, опровергающих эти данные, нет, приходится признать 1590 год годом изобретения микроскопа. Во всяком случае, передача микроскопа эрцгерцогу должна была произойти после 1596 года, так как только тогда Альбрехт вступил в Брюссель в качестве генерал-губернатора; притом не подлежит ни малейшему сомнению, что до всеобщего сведения микроскоп дошел позже зрительной трубы.

Мы знаем, что Сенека заметил увеличительную способность стеклянных сосудов с водой; что Альгазен говорил об увеличениях, получаемых с помощью сферических поверхностей, а Роджер Бэкон и Порта с увлечением описывали свойства стеклянных полированных чечевиц. Но никому из прежних естествоиспытателей не приходила мысль применить чечевицы для наблюдения мельчайших предметов, недоступных простому глазу.

Название микроскоп, прямо указывающее на такую цель, обязано своим происхождением Десмикиану, члену основанной в 1603 году академии «Dei Lyncei» (то есть рысеглазых). Но собственно микроскопические наблюдения с научной целью были начаты Гуком, Левенгуком и Гартсекером только около 1670 года, хотя, впрочем, уже Стеллути в 1625 году рассматривал под микроскопом части пчелы.