Упрямый Галилей - Игорь Дмитриев

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.

Изложенные выше представления получили название теории вихрей1621. 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.

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 «воздух равного с ним объема, а частицы третьего элемента приводятся в движение «материей неба» много слабее, нежели частицы воздуха, и «поэтому камень не обладает силой, которая поднимала бы его выше этого воздуха»1624. Декарт еще раз подчеркивает – «каждая частица земных тел придавливается к T [центру Земли] окружающей ее материей, но не безразлично всей, а только определенным количеством последней, совершенно равным величине частицы»1625. Ясно, что в основе картезианских рассуждений лежали законы гидростатики, в частности законы Архимеда и Стевина1626.

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 стороны1627. Такое возражение высказывалось, но Декарта волновало не это1628. Для него было важно, что на базе сконструированной им теории вихрей ему удалось объяснить, как ему казалось, и свободное падение, и движение планет.

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 поняты1629.

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 ошибочным1630.

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.

Разумеется, сам Декарт к 1637 году (и даже ранее) знал, как ему казалось, ответы на эти вопросы. В основе его «истинной физики» лежали его представления о субстанции, пространстве, а также его «теория вихрей».

В 1638 году в Голландии вышла в свет вторая крупная работа Галилея «Discorsi e Dimostrazioni matematiche, intorno a due nuove scienze». 29 июня 1638 года Декарт сообщает Мерсенну: «Я куплю эту книгу, как только она появится в продаже, но только для того, чтобы послать вам экземпляр с моими замечаниями, если она того заслуживает»1633. К концу августа Декарт ознакомился с трактатом Галилея и счел, что сочинение итальянца действительно заслуживает его комментария. «Я могу изложить все мои замечания в очень кратком письме, – уведомил он Мерсенна, – поэтому нет никакого смысла в посылке вам экземпляра [книги]»1634. К октябрю обещанное письмо было, наконец, написано. Его первый абзац задал тон всему последующему, и тон этот был патерналистски-снисходительным:

Я нахожу, что в целом он [Галилей] философствует много лучше, чем обычный человек, поскольку отвергает, насколько возможно, ошибки школы и старается рассматривать физические проблемы, опираясь на математические доводы, в чем я с ним полностью согласен и полагаю, что нет иного пути нахождения истины. Но я усматриваю серьезный недостаток [книги] в постоянных отступлениях и в неспособности автора остановиться, чтобы полностью разъяснить вопрос. Это показывает, что он не рассматривал вопросы по порядку и что, не исследуя первопричин природы, он искал причины лишь некоторых отдельных явлений и, таким образом, строил без фундамента1635.