Этюды о Галилее - Александр Владимирович Койре

Конечно же, мы не станем воспроизводить здесь всю историю проблемы свободного падения и вдаваться во все детали (изменение сопротивления, реакция среды и т. д.), которые средневековые мыслители выдумывали для объяснения загадочного феномена ускорения204. Однако нам придется вспомнить изначальную трактовку понятия импетуса, на которой останавливались непосредственные предшественники Галилея.

Суть теории импетуса, как мы видели, состоит в том, чтобы мыслить движение как действие, производимое причиной, которая заключена внутри движущегося предмета. Эта причина (импетус) кажется очень смутной: это нечто вроде формы, или качества, или силы. Именно эта сила, которую действие внешнего двигателя (толчка или удара) сообщает предмету и которая остается в движимом теле, и объясняет, почему предмет продолжает двигаться. Достаточно сравнить естественную тяжесть или легкость тел с импетусом, чтобы аналогичным образом объяснить естественное и насильственное движения; чтобы увидеть, что эти движения, точнее их импетусы, могут сосуществовать в одном и том же предмете; достаточно представить себе движущееся тело, которое подчинено в ходе своего движения последовательному действию импульсов или толчков, сообщающих ему все новые импетусы, чтобы получить приемлемое объяснение ускоряющегося движения свободного падения.

Эта теория, разработанная парижскими номиналистами, была довольно распространена среди мыслителей XVI века. Вслед за Леонардо да Винчи ее признавали Пикколомини205, Кардано и Скалигер206. Бенедетти излагает ее настолько точно, насколько можно пожелать.

Импетусы скапливаются, когда, например, предмет получает новый импетус до того, как исчерпается воздействие первого импетуса (или предыдущих импетусов). Этот пункт играет существенную роль: импетус, по сути, является действующей причиной, производящей движение в качестве своего эффекта, и он исчерпывается по мере того, как он производит движение. Из этого следует, что всякий импетус ослабевает, истощается за счет самого движения предмета; поэтому движение всякого предмета, однажды приведенного в движение, замедляется, и предмет стремится вернуться к покою. Чтобы возникло ускорение, нужно, чтобы вмешался новый импетус, новый толчок, удар или тяга; при этом, чтобы предмет двигался, предыдущий импетус должен продолжать существовать.

Примененная к проблеме свободного падения, теория импетуса в одной из своих наиболее изощренных форм примыкает к одной из следующих концепций.

Либо мы допускаем, что в первый момент падения тяжесть придает телу определенное движение (или определенную степень скорости), вследствие чего во второй момент данное тело подчиняется своей естественной (постоянной) тяжести (или наделяется ею) и, помимо этого, еще некоторой привходящей тяжести – действию скорости, которая им движет. Объединив свое воздействие, естественная и привходящая тяжести придают телу новую степень скорости, которая, конечно же, больше, чем первая, и т. д. Таким образом, можно сказать, что тяжесть тела (суммарная) непрерывно возрастает по мере того, как тело падает, что, в свою очередь, объясняет возрастание скорости.

Либо мы допускаем, что естественная тяжесть производит в теле импетус, который заставляет его двигаться к своей цели или же в естественном направлении его движения, и что прежде, чем этот импетус иссякнет, тяжесть произведет второй импетус, который прибавится к первому и т. д., так что тело «всегда увеличивает свою скорость, поскольку с ним оказывается связана бесконечная движущая способность».

Эти концепции кажутся довольно зыбкими, и хотя самые преданные последователи Аристотеля207усматривали в ней изрядную долю здравого смысла, все же, в сущности, они совершенно нелогичны. Действительно, в первой гипотезе импетус уподобляется причине движения, его результату или эффекту; во второй гипотезе тяжесть мыслится уже не как сила или причина, а как источник, из которого происходят импетусы, накапливающиеся в движущемся предмете.

В обеих концепциях импетусы производятся в каждый момент времени; куда более ясно, чем кто-либо из последующих мыслителей, это сформулировал еще Леонардо да Винчи:

Свободно падающий груз с каждой единицей времени приобретает единицу движения, а с каждой единицей движения – единицу скорости208.

Как же случилось, что и сам Леонардо, вслед за ним Бенедетти, а после него и Мишель Варрон утверждали, что скорость пропорциональна не истекшему времени, а пройденному расстоянию? Очевидно, они полагали, что эти два утверждения равнозначны, и это имеет очень простое объяснение: каждому моменту времени действительно соответствует один пройденный промежуток пути. Хотя, как говорит Дюэм209,

чтобы вывести из закона, гласящего, что скорость движения тела пропорциональна времени падения, другой закон, согласно которому пройденное телом расстояние пропорционально квадрату времени падения, Леонардо было необходимо знать понятие мгновенной скорости или, иными словами, понятие флюксии или производной,

для того чтобы увидеть, что, хотя и существует взаимно однозначное соответствие между отрезками времени (моментами) и пройденными отрезками расстояния, эти две величины все же не равны, Леонардо и его последователи, безусловно, должны были иметь представление о базовых понятиях интегрального исчисления.

Впрочем, после Архимеда, после Николая Орема, быть может, это требование не было бы чрезмерным по отношению к ним. Но не будем слишком строги; не будем порицать Леонардо и Бенедетти, наблюдая за тем, как они, используя неоднозначное понятие длящегося движения, резво переходят от времени к расстоянию, от длительности движения к траектории пути. Проще (и естественней) видеть, т. е. представлять в пространстве, нежели мыслить во времени.

Дюэм дает прекрасное объяснение того, почему ни Леонардо да Винчи, ни Бенедетти не смогли сформулировать точный закон свободного падения и почему лишь Галилею довелось это сделать. Однако он все же не объясняет,