Век Людовика XIV - Уильям Джеймс Дюрант
Трактат Гюйгенса «Motu Corporum ex Percussione» (1703), опубликованный через восемь лет после его смерти, продолжил исследования Галилея, Декарта и Уоллиса по проблемам столкновения. Они представляли собой интригующие загадки, начиная от игры в бильярд и заканчивая столкновением звезд. Как сила передается от движущегося объекта к объекту, который он ударяет? Гюйгенс не разгадал эту загадку, но сформулировал некоторые основные принципы:
I. Если на тело, находящееся в покое, надавить другим равным ему телом, то последнее после удара придет в покой, а тело, первоначально находившееся в покое, приобретет скорость налетающего тела.
II. Если два одинаковых тела сталкиваются с неравными скоростями, то после удара они будут двигаться с чередующимися скоростями.
XI. При взаимном ударе двух тел сумма произведений масс на квадраты относительных скоростей одинакова до и после удара.
Эти положения, сформулированные Гюйгенсом в 1669 году, дали частичное выражение наиболее полному принципу современной физики — сохранению энергии. Однако они были верны лишь в идеале, поскольку предполагали полную упругость тел. Поскольку ни одно тело в природе не является абсолютно упругим, относительная скорость соударяющихся объектов уменьшается в зависимости от вещества, из которого они состоят. Ньютон определил эту скорость уменьшения для дерева, пробки, стали и стекла во вступительной статье к первой книге «Принципов» (1687).
Другое направление исследований вытекало из экспериментов Торричелли и Паскаля по изучению атмосферного давления. В 1647 году Паскаль заявил, что «любой сосуд, каким бы большим он ни был, можно сделать пустым от всех материй, известных в природе и воспринимаемых органами чувств». 37 Сотни лет европейская философия провозглашала, что природа ненавидит вакуум; даже сейчас один парижский профессор сообщил Паскалю, что ангелы сами не могут создать вакуум, а Декарт презрительно заметил, что единственный существующий вакуум находится в голове Паскаля. Но около 1650 года Отто фон Герике построил в Магдебурге воздушный насос, который создавал настолько почти полный вакуум, что поразил высокопоставленных лиц своей страны и светил научного мира знаменитым экспериментом, известным как «магдебургские полушария» (1654). В присутствии императора Фердинанда III и императорского совета в Ратисбоне он соединил две бронзовые полусферические раковины таким образом, что они были герметично закрыты, но не были механически соединены по краям; он откачал почти весь воздух из их объединенных внутренностей; затем он показал, что объединенная сила шестнадцати лошадей — восемь тянут в одном направлении, восемь в противоположном — не может разделить две половины сферы; но когда был открыт запорный кран в одной полусфере, впуская воздух, раковины можно было разделить вручную.
Герике обладал талантом объяснять физику императорам. Наполнив медный шар водой и воздухом, он заставил его разрушиться с громким и потрясающим звуком; так он продемонстрировал давление атмосферы. Он уравновесил два одинаковых шара и заставил один упасть, выкачав воздух из другого; так он доказал, что воздух имеет вес. Он признал, что все вакуумы неполноценны, но показал, что в его несовершенном вакууме гаснет пламя, задыхаются животные, а бьющие часы не издают звука; так он подготовился к открытию кислорода и открыл воздух как среду звука. Он использовал всасывание вакуума для откачки воды и поднятия тяжестей, а также участвовал в подготовке парового двигателя. Став бургомистром Магдебурга, он отложил публикацию своих открытий до 1672 года, но сообщил о них Каспару Шотту, иезуитскому профессору физики в Вюрцбурге, который напечатал отчет о них в 1657 году. Именно эта публикация подтолкнула Бойля к исследованиям, приведшим к закону атмосферного давления.
Роберт Бойль стал одним из главных факторов расцвета английской науки во второй половине семнадцатого века. Его отец, Ричард Бойл, граф Корк, приобрел большое поместье в Ирландии, и Роберт унаследовал большую его часть в возрасте семнадцати лет (1644). Во время частых визитов в Лондон он познакомился с Уоллисом, Гуком, Реном и другими членами «Невидимого колледжа». Увлеченный их работой и стремлениями, он переехал в Оксфорд и построил там лабораторию (1654). Он был человеком горячего энтузиазма и набожности, которую не могла разрушить никакая наука. Он отказался от дальнейшего общения (через Ольденбурга) со Спинозой, когда узнал, что этот философ поклоняется «субстанции» как Богу; но он отдал большую часть своего состояния на службу науке и помог многим друзьям. Высокий и худой, хрупкий и часто болеющий, он держал смерть на расстоянии благодаря решительной диете и режиму. В своей лаборатории он нашел «ту воду Лете, которая заставляет меня забыть обо всем, кроме радости от проведения экспериментов». 38
Прочитав о воздушном насосе Герике, Бойль с помощью Гука (1657) разработал «пневматический двигатель» для изучения свойств атмосферы. С помощью этого и последующих насосов он доказал, что столбик ртути в барометре поддерживается атмосферным давлением, и приблизительно измерил плотность воздуха. Он развил предполагаемый эксперимент Галилея в Пизе, показав, что даже в неполном вакууме пучок перьев падает так же быстро, как камень. Он показал, что свет не подвержен влиянию вакуума и, следовательно, не использует воздух в качестве среды передачи, как звук; и он подтвердил демонстрацию Герике о том, что воздух необходим для жизни. (Когда мышь потеряла сознание в вакуумной камере, он остановил эксперимент и оживил ее, впустив воздух). Мы видим интернационал науки в действии, когда узнаем, что работа Бойля подтолкнула Герике к созданию лучшего воздушного насоса и возобновлению научных исследований; а Гюйгенс, посетивший Бойля в 1661 году, был побужден к созданию аналогичных приборов и проведению опытов.
Бойль продолжал творчески исследовать рефракцию, кристаллы, удельную плотность, гидростатику и теплоту. Свой вклад в физику он увенчал формулировкой закона, носящего его имя: давление воздуха или любого газа изменяется обратно пропорционально его объему — или что при постоянной температуре давление газа, умноженное на его объем, постоянно. Впервые он озвучил этот принцип в 1662 году и щедро приписал его своему ученику Ричарду Таунли. Гук пришел к той же формуле в 1660 году путем самостоятельных экспериментов, но обнародовал ее только в 1665 году. Французский священник Эдме Мариотт примерно в то же время, что и Бойль, пришел к аналогичному выводу — «воздух сжимается в зависимости от действующего на него веса»; он опубликовал его в 1676 году, и на континенте его имя, а не имя Бойля, прикреплено к закону атмосферного давления. Каким бы ни было
