Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Карта сайта    Ссылки    О проекте




предыдущая главасодержаниеследующая глава

На пороге нового естествознания


1

"Обращение" почти не изменило привычного течения жизни Паскаля. По-прежнему увлеченно он продолжал научные занятия и даже открыл для себя новую область исследования - физику. Чтобы лучше понять суть и особенности научной деятельности Паскаля в области физики, необходимо обозначить в общих чертах тенденции развития европейского естествознания.

Особое место среди естественнонаучных сочинений древности занимала "Физика" Аристотеля. Название этой книги стало названием физической науки нового времени, однако по содержанию "Физика" не соответствует современной физике - это общее учение о природе, натурфилософия. В ней идет речь об основных началах природного бытия, о противоположности материи и формы, о месте и пустоте, об изменении и движении, о различного рода причинах, о целесообразности природных явлений и т. п.

Физика, или природа, любого существа состояла для Аристотеля в том, во что это существо имеет тенденцию развиться, и в том, как оно ведет себя в нормальных условиях.

Научное исследование для Аристотеля заключалось в основном в отыскании подобной природы или конечной причины, внутренней "воли" всех вещей. Идея конечных причин - одна из самых принципиальных для Аристотеля. "Материальная", "действующая" и "формальная" причины как бы "обслуживают" целесообразность космоса и заставляют все вещи вести себя согласно их природе.

"Физика" Аристотеля по существу своему была умозрительной, а не практической. В ней нет ни математических формул, ни экспериментальных описаний; это скорее философский трактат, нежели руководство по естествознанию. Аристотель основывался на эмпирических наблюдениях в естественных условиях и однозначно измеримых опытов не проводил. Полагаясь на силу логического анализа и используя диалектический метод, он приходил к своим выводам путем рассуждений, установления и устранения противоречий в силлогизмах. Аристотель не стремился применять математику в исследовании природы. Вряд ли бы ему понравилось и исследование природы с помощью комбинации искусственных вещей - эксперимент нарушает жизнь природы и искажает ее познание.

Не принимая количественного подхода к природным явлениям, Аристотель строил "физику качеств" и использовал такие противоположные качества, как тепло и холод, сухость и влажность. Эти противоположности в своих сочетаниях дают начало четырем основным элементам мира - земле, воде, воздуху и огню, которые могут переходить друг в друга путем изменения первичных свойств, образовывая преходящий земной мир. За материальную среду для круговых движений небесных светил Аристотель принимал пятый элемент (квинтэссенцию) - эфир, который образует нетленное небо. Среди четырех основных элементов земле он приписывал абсолютную тяжесть, а огню - абсолютную легкость. Это разделение элементов, из которых состоят тела, и соответственно самих тел на абсолютно легкие и абсолютно тяжелые, стремление объяснить покой и движение самой сущностью предметов, признание одних движений свойственными, а других несвойственными земным телам вели к ряду несообразностей с точки зрения физики нового времени. Так установление понятия абсолютно легкого и абсолютно тяжелого заставляло Аристотеля считать, что вода не может оказывать давления на землю, а воздух - на воду. Поэтому для объяснения гидромеханических явлений, например всасывания жидкости, ему пришлось принять гипотезу, что "природа боится пустоты", хотя он и знал о весе воздуха и даже пытался определить это.

Итак, "Физика" Аристотеля носила логико-созерцательный характер, была философией природы. Ее метод - метод отвлеченных рассуждений, основывавшихся на первичном наблюдении, непосредственном созерцании. У Аристотеля еще не было в достаточной степени характерной для науки нового времени "предвзятости", то есть рационально-экспериментально обоснованной и вынесенной вперед исследования методологии, однонаправленно определяющей конечные результаты. Он смотрел на природу не сквозь призму метода, а сквозь методологически незаинтересованное наблюдение. В древнегреческой науке чистое умствование явно перевешивало над практическими занятиями с материальными предметами. Она не стремилась экспериментально-потребительски испытывать природу, вычерпывать из нее секреты и господствовать над ней, использовать успешную практику как критерий истины. Древнегреческий ученый был не деятелем, а зрителем в театре мира, он не переделывал мир, а жил в нем и созерцал его, не испытывал естество, а чувствовал его.

2

Влияние Аристотеля на последующую философско-научную мысль было огромным и длилось около двух тысяч лет. В средневековых европейских университетах естествознание излагалось по Аристотелю, и Данте называл его учителем тех, кто занимается наукой.

Сущностным моментом средневекового мировоззрения был теоцентризм, определявший все возможные аспекты, в том числе и натурфилософские, отношения человека к миру. Подлинным и совершенным бытием, высшей реальностью обладают не земные вещи и явления, а только лишь бог. Все существа и события располагаются "вертикально" в зависимости от своего совершенства и близости к богу. Конечные вещи человеческого природного мира рассматривались средневековым ученым не как автономные явления, а символически соотнесенные с трансцендентным божественным миром. Природа в таком понимании не самоценна, а лишь образ бога; и человек, хотя и венец творения, также не самостоятелен, а призван лишь прославлять своего господа. Отношение к окружающему миру у средневекового ученого определялось его религиозным миропониманием. Поэтому объяснение чисто физических качеств и количественных закономерностей явлений этого мира имело для него явно второстепенный, так сказать, вспомогательный характер, все события непосредственно воспринимались и органически переживались средневековым ученым как осуществление божественного промысла, как присутствие бога в своих творениях. В таком миропорядке особое значение приобретал авторитет священного писания и отцов церкви, к которому присоединялся и авторитет Аристотеля. Деятельность средневекового ученого сводилась в основном к комментированию и толкованию богословских и научных авторитетов, ибо основополагающая истина уже открыта и заявлена христианским вероучением, ничего принципиально нового в ядре развития мира открыть невозможно, и главное - полнее уяснить истину, суть предания. Учение Аристотеля о земле как абсолютно неподвижном центре мира, о противоположности земного, вечно изменяющегося и тленного мира и мира небесного, совершенного и неизменного, о высшей цели природы и т. д. было принято и канонизировано католической церковью и средневековой схоластической наукой.

3

"Современное исследование природы - единственное, - писал Энгельс в "Диалектике природы", - которое привело к научному, систематическому, всестороннему развитию, в противоположность гениальным натурфилософским догадкам древних и весьма важным, но лишь спорадическим и по большей части безрезультатно исчезнувшим открытиям арабов, - современное исследование природы, как и вся новая история, ведет свое летосчисление с той великой эпохи, которую мы, немцы, называем... Реформацией, французы - Ренессансом, а итальянцы - Чинквеченто и содержание которой не исчерпывается ни одним из этих наименований. Это - эпоха, начинающаяся со второй половины XV века"1. В чем же суть начала "современного исследования природы"? Какие события сопутствовали ему?

1 (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 20, с. 345.)

Замкнутый, и вертикально ориентированный земной мир в эпоху, отмеченную Энгельсом, начинает размыкаться и становится горизонтальным. Появляется новый материал, с которым человек не смог или не захотел справиться старым, средневековым методом мышления. В это время происходит целый ряд географических и астрономических открытий, расслабивших убежденность в центральном положении земли во вселенной. Прогресс в кораблестроении и навигации позволил неутомимым мореплавателям бороздить океаны. Путешествия Колумба и Магеллана расширили и изменили существовавшие представления о конфигурации земного шара, перед взором беспокойно-любознательного человека распахнулись "новые" миры. В связи с открытием Америки Монтень писал: "Наш мир обнаружил другой, и кто ответит нам, последний ли этот новый мир из его братьев, ведь до сего часа ни демоны, ни сивиллы, ни мы сами не знали его".

На эту своеобразную географическую бесконечность наслаивалась бесконечность астрономическая. Так в своем труде "О вращении небесных сфер" Коперник строит кинематическую модель системы мира, относя движение всех планет, в том числе и Земли, к Солнцу. Таким образом, Земля превращалась в рядовую планету, разрушалось аристотелианское и церковное противопоставление земного и небесного. Джордано Бруно продолжил и "усугубил" учение Коперника, развивая теорию бесконечной вселенной, слагающейся из множества миров, подобных солнечной системе. Такие убеждения вели к тому, что пространство становилось однородным, движение - относительным, отпадала необходимость в боге как абсолютном и всеприсутствующем центре мира. Это бесконечное и однородное пространство стало наполняться бесчисленным множеством материальных тел, подчиненных одним и тем же механическим законам.

Открытие географической и астрономической бесконечностей сопровождалось в Европе экстенсивным развитием экономической жизни; разрушалось натуральное хозяйство, ремесла переходили в мануфактуру, росли города, с необыкновенной силой развивалась торговля, порождая новый и вездесущий класс - буржуазию; возрастала роль денег, этой, так сказать, экономической бесконечности, абстрактно-однородного эквивалента разнообразных качеств и свойств хозяйственного (да и не только хозяйственного) мира; происходил переход от "библейского времени" ко "времени купцов", в котором важно хорошо считать, много насчитывать, по возможности абстрагируясь от самих предметов счета.

В этом "горизонтально" ориентированном мире "богом" мог стать и становился любой индивид, обладающий силой (денег, власти, ума и т. д.). Появились ученые - "титаны" Возрождения, по убеждениям которых природа не управляется божественным провидением: она самостоятельна и беспредельна. Но, освобождая природу от чудес и откровений христианской космологии и истории, натуралисты саму природу превращали в гигантскую фантасмагорию, в которой растения вызывают дождь, животные пророчествуют, тела взаимодействуют, следуя взаимным симпатиям и антипатиям, а звезды управляют судьбой человека. Занятия математикой, механикой, физикой причудливо сочетались с магией, астрологией, алхимией.

Так Порта в "Натуральной магии" наряду с различными природными свойствами и средствами воздействия на них описывал способ определения девственности с помощью магнита. Другой итальянец, известный математик и механик Кардано (его именем назван карданов вал), считал себя колдуном, общающимся с духами и пишущим свои сочинения под диктовку демона, прибывшего с Венеры. Через астрологию, писал Кардано, мы проникаем в секреты будущего и становимся как боги. С особой силой этот индивидуалистический и титанически-богоборческий мотив выражен известным алхимиком XVI века Парацельсом: "Следуйте за мной, ты, Авиценна, ты, Галлен, ты. Разес... и другие. Следуйте за мной, а я не пойду за вами. Вы из Парижа, вы из Монпелье, вы из Швабии, вы из Мейсена, вы из Кёльна, вы из Вены, вы из тех мест, что лежат по берегам Дуная и по течению Рейна; вы с островов на море, ты, Италия, ты, Далмация, ты, афинянин, ты, грек, ты, араб, и ты, израильтянин, следуйте за мной, а я не пойду за вами. Не я - за вами, а вы следуйте моим путем, и идите, ни один не укрываясь за угол, чтобы не осрамиться, как собака. Я буду монархом, и будет моя монархия. Поэтому я управляю и опоясываю чресла".

Возрожденческие ученые не построили основанной на строго эмпирических закономерностях и согласованной с наблюдениями картины природы, не нуждающейся в метафизических причинах. До "современного исследования природы" еще далеко, но главное для такого исследования, для перехода от теологизированного к экспериментальному естествознанию было сделано: природа и человек автономизировались, проблема бога оказалась устраненной из сознания.

4

Историческое развитие и нараставший прагматизм общественной жизни "времени купцов" предъявляли свои требования к ученому. На смену созерцательной натурфилософии приходит экспериментальное естествознание, вырабатываются количественные критерии для оценки природных явлений. Вот тут-то, то есть, по существу, в начале XVII века, и произошло зарождение современного исследования в полном смысле слова, исследования, претендующего дать целостное мировоззрение, не нуждающееся ни в чем потустороннем, объясняющее мир сам из себя, вернее, из эмпирически постижимых и исчисляемых объектов. "Именно в XVII веке, - писал известный французский ученый двадцатого столетия Луи де Бройль, - после начавшегося с конца средних веков периода медленного развития, продолжавшегося в течение двух веков эпохи Возрождения, физика встала на путь, который должен был привести к поразительным завоеваниям, в осуществлении которых участвуют с воодушевлением, а подчас и с беспокойством люди нашего времени". (А английский философ Бертран Рассел, склонный к парадоксальным формулировкам, высказывался даже в том Духе, что если бы в XVII веке каким-то образом было бы убито в детстве сто ученых, то современный мир не существовал бы.)

В это время происходит переориентация в понимании реального, вырабатываются методологические основы естествознания нового времени.

Главное значение приобретают наблюдения, измерения, эксперимент и основанные на них индуктивные умозаключения. У истоков такого понимания научного творчества стоит Бэкон. Характеризуя его как основателя современного естествознания, Маркс писал: "Настоящий родоначальник английского материализма и всей современной экспериментирующей науки - это Бэкон. Естествознание является в его глазах истинной наукой, а физика, опирающаяся на чувственный опыт, - важнейшей частью естествознания... Согласно его учению, чувства непогрешимы и составляют источник всякого знания. Наука есть опытная наука, и состоит в применении рационального метода к чувственным данным. Индукция, анализ, сравнение, наблюдение, эксперимент суть главные условия рационального метода"1.

1 (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 2, с. 142).

Если Бэкон особо выделил роль индукции, то Декарт в своих методологических построениях подчеркнул значение дедуктивного метода, строгого выведения частных следствий из общих положений. Стремясь освободиться от противоречивых мнений книжной науки, от философских принципов древних авторов, Декарт решил "не искать иной науки, кроме той, какую можно найти в самом себе или в великой книге мира" или, другими словами, строить лишь на чистом, освобожденном от всякого рода верований фундаменте с помощью одного-единственного архитектора - математического разума и выработанных этим разумом правил для надежного и безупречного отличия истинного от ложного. Такие правила позволяют, полагал Декарт, освободиться от заблуждений, затмевающих естественный свет человеческого разума, и определяют два взаимосвязанных вида достоверного и бесспорного знания: самоочевидные аксиомы, с ясностью и отчетливостью усматриваемые интеллектом, и положения, последовательно выводящиеся из этих аксиом. "Те длинные цепи выводов, сплошь легких, простых, которыми пользуются математики, чтобы дойти до своих наиболее трудных доказательств, дали мне повод представить себе, что и все вещи, которые могут стать предметом знания людей, находятся между собой в такой же последовательности. Таким образом, если остерегаться принимать за истинное что-либо, что таковым не является, и всегда наблюдать порядок, в каком следует выводить одно из другого, то не может существовать истин ни столь отдаленных, чтобы они были недостижимы, ни столь сокровенных, чтобы нельзя было их раскрыть". Декарт верил во всемогущество математики и считал, что с помощью ее ключей можно открыть любые тайны природы. Тем самым он выразил одну из основных претензий своего века - стремление "раздеть" мир, обнажив его математическую структуру, превратить мир, полный звуков и красок, в линию и число, абстрагируясь от конкретного своеобразия вещей. Осознание математики как универсального языка науки, желание свести философию к физике, физику - к математике, а качественные различия - к количественным отношениям, преобразовать наличные знания о мире в единообразную систему количественных закономерностей весьма характерны для естествознания нового времени. Для всеобщей математики, писал Декарт, главное - сама мера, и совершенно не существенно, в чем эта мера отыскивается - в звездах, звуках, фигурах и т. д. Количество в этом случае становится высшей реальностью, богом новой науки, ученый же уподобляется "усложненному" торговцу-счетоводу. Небезынтересно в этой связи суждение Маркса, что Декарт смотрел на свое дело глазами мануфактурного периода1.

1 (См.: К. Маркой Ф. Энгельс. Соч., т. 23, с. 401.)

Итак, количественный подход, позволяющий наиболее абстрактным образом разрешать все частные проблемы, является еще одной первоклеткой (наряду с эмпирическим отношением факт → факт) той основы, с помощью которой стала изучаться природа в XVII веке. "Мы с Веруламцем (Бэконом. - Б. Т.), - замечал Декарт, - дополняем друг друга. Мои советы могут служить для общего объяснения Вселенной, его же - позволяют уточнять детали посредством необходимых опытов".

Бэкон и Декарт были скорее теоретиками-методологами нового естествознания. Чаяния того и другого органично воплотились в деятельности Галилея. "Философия, - писал Галилей, - написана в величайшей книге, которая постоянно открыта нашим глазам (я говорю о вселенной), но нельзя ее понять, не научившись сперва понимать язык и различать знаки, которыми она написана. Написана же она языком математическим, и знаки ее суть треугольники, круги и другие математические фигуры". Именно на языке математики и еще эксперимента пытался он читать "великую книгу природы". Галилей тоже "раздевал" мир, когда писал, что не следует от внешних тел требовать чего-либо иного, чем величины, фигуры, количества и более или менее быстрого движения. Присутствуя однажды в храме среди молящихся прихожан, он усмотрел в колебаниях светильника определенную математическую закономерность. Его мысль в это время была далека и от бога, и от места действия, и от назначения качающегося предмета, который превратился в абстрактную точку, описывающую некоторую кривую в абсолютном пространстве.

Тщательно продуманный эксперимент, отделение второстепенных факторов от главного в изучаемом явлении - такова еще одна существенная сторона практического метода Галилея. С помощью этого метода он заложил первоначальные основы динамики, изучал законы свободного падения тел, законы движения тела, брошенного под углом к горизонту, сохранения механической энергии при колебании маятника и т. п.

Галилей обогатил также прикладную оптику своим телескопом. "Астрономические очки", изобретенные в 1608 году, сразу же завоевали большую популярность среди европейских монархов и придворных ученых. Однако не все реагировали столь восхищенно на "увеличение" зрения, и, например, у Генриха IV энтузиазма "новые очки" не вызвали. "С удовольствием, - отвечал он французскому послу в Гааге, - взгляну на очки, о которых упоминается в вашем письме, хотя в настоящий момент я больше нуждаюсь в очках, помогающих видеть вблизи, чем в очках, помогающих видеть вдаль". Генрих IV, видимо, полагал, что важнее получше видеть происходящее вокруг и в самом человеке, нежели на далеких планетах. Галилей без устали рекламировал в высших кругах свой вариант довольно мощного по тем временам телескопа и одновременно проводил первые телескопические наблюдения, изучая спутники Юпитера, фазы Венеры, солнечные пятна, строение лунной поверхности. Наблюдаемые им планеты не походили на идеальные тела из небесной материи, и Галилей с решительностью "разбивал" кристалл небес, нанося, так сказать, экспериментальный удар по мысли перипатетиков и теологов о совершенстве и неизменности неба, о противопоставлении земного и небесного. С помощью механики он разрабатывал учение Коперника, и благодаря его усилиям гелиоцентрическая система мира, до того мало известная, завоевывает в первой половине XVII века всеобщее признание.

Научному творчеству Галилея, помимо всего прочего, присуще ярко выраженное критическое начало, стремление развенчать все метафизическое, эмпирически недоказуемое, разрушить любые утверждения, основывающиеся на авторитете Священного Писания или Аристотеля. Тех, кто апеллировал в своих построениях к авторитетам и пытался добыть истину из сопоставления текстов, Галилей называл "раболепными умами" и "докторами зубрежки". Он признавал только один авторитет - авторитет количества, только одно рабство - рабство перед фактом. Отсюда главное в изучаемом явлении - не его метафизический смысл, а причина, позволяющая извлечь из обследованного явления максимальную пользу.

В первой половине XVII века такое мировоззрение еще не набрало достаточной силы, а борьба "смысла" с "пользой" была в самом разгаре. Борьба эта отражала "переворачивание" средневековой картины мира в новое время, когда вместо созерцания и сопереживания мира появилась "деловая" потребность переделывать его. Паскаль волею судьбы оказался в центре этого "переворачивания".

5

Итак, одна из фундаментальных аксиом старой физики, опиравшейся на авторитет Аристотеля вплоть до XVII века, состояла в том, что природа боится пустоты, то есть в природе нет и не может быть пространства, которое не было бы заполнено каким-либо твердым, жидким или газообразным веществом. Пристрастие Аристотеля к формально-логическим умозрительным построениям, установление понятия абсолютно легкого и абсолютно тяжелого заставляли его считать, что воздух не может оказывать давления на воду. Поэтому для объяснения явлений всасывания жидкостей Аристотелю, как уже говорилось, пришлось принять гипотезу, что "природа не терпит пустоты" (horror vacui).

В силу этой гипотезы, примененной к конкретным инженерным проблемам, считалось, например, незыблемым, что вода может подниматься за поршнем на какую угодно высоту. Древние, писал Паскаль, вообразили, будто насос поднимает воду не только на 10 или 20 футов (что является очевидной истиной), но и на 50, 100 футов и вообще на любую желаемую высоту без всяких ограничений, а "наши устроители фонтанов даже сегодня утверждают, что они могут изготовить всасывающие насосы, которые могут поднять воду на высоту 60 футов".

Однако опытные данные явно противоречили подобным утверждениям. Сооружая в саду великого флорентийского герцога Козимо II Медичи фонтаны, устроители столкнулись с озадачившим их явлением: вода за поршнем поднималась по трубе только на 34 фута. Инженеры проверили свою машину, она оказалась в полном порядке, но вода, тем не менее, не поднималась выше. Когда обратились за объяснением к Галилею, то ученый ответил: природа-де боится пустоты, но, вероятно, эта боязнь не распространяется выше 34 футов. Галилей не мог удовлетворительно объяснить причин ограниченности высоты, на которую может подниматься жидкость в насосе. Это видно и из его "Бесед и математических доказательств, касающихся двух новых наук", которые написаны им в форме диалога в 1638 году. Участник научной дискуссии, приводимой в "Беседах...", дает пример, из которого следует, что ни насосами, ни другими всасывающими машинами нельзя поднять воду выше 18 локтей. Галилей устами другого участника диалога так объясняет это явление: "А так как каждое действие должно иметь одну истинную и ясную причину, я же не нахожу другого связующего средства, то не удовлетвориться ли нам одной найденной причиною - пустотою, признав ее достаточность?" Галилей, как видим, остановился при разрешении этой проблемы на знаке вопроса, не связав "боязнь пустоты" с воздушным давлением.

В то время многие сторонники пустоты, пишет итальянский историк физики Льоцци, признавали, что воздух обладает "абсолютным" весом, то есть весом воздуха, "вынутого из атмосферы": "это может показаться весьма странным современному читателю, но для первых физиков воздух в воздухе ничего не весил, так же, как и вода в воде... Но отрицать, что часть жидкости, находящаяся внутри жидкости, имеет вес, значит отрицать, что внутри массы жидкости уравновешиваются давления, приложенные к этому весу. Иными словами, наличие веса у воздуха не приводило к выводу об атмосферном давлении, а в некотором смысле даже исключало его".

Конкретные проблемы, возникшие в связи с метафизической "боязнью", живо заинтересовали итальянских любителей науки, и между 1639 и 1641 годами некто Гаспаре Берти произвел следующий опыт: он изготовил свинцовую трубку длиной около одиннадцати метров с большим стеклянным баллоном на одном конце и с краном - на другом и прикрепил ее веревками к стене собственного дома. При этом нижний конец трубки с краном помещался в бочку, наполовину заполненную водой. Когда кран был закрыт, то через отверстие баллона, находящегося на верхнем конце, трубка полностью заполнялась, после чего отверстие плотно закрывалось. Когда же кран открыли, вода потекла из трубки в бочку, но вытекла не вся и скоро остановилась на определенной высоте. На следующий день вода оказалась на том же уровне, хотя кран оставался все время открытым. Когда кран снова закрыли и открыли отверстие, через которое трубка заполнялась водой, в трубку ворвался воздух. Затем с помощью нитки была измерена высота воды внутри трубки: она оказалась равной примерно восемнадцати локтям выше уровня воды в бочке, на отметке.

Опыт Берти
Опыт Берти

6

Опыт Берти был, по существу, первым шагом на пути экспериментального разрешения многих проблем, связанных с пустотой. Но он не был теоретически осмыслен. Вопрос о природе пространства (воздух, какой-либо иной газ, пустота?), остающегося в верхней части трубки после того, как некоторое количество воды из нее спустилось в бочку, был открытым. Не было ответа и на другой важный вопрос: какая сила уравновешивает задержавшуюся в трубке воду и не позволяет ей полностью вытечь в бочку?

Важный вклад в решение этих вопросов был сделан учеником Галилея Торричелли. Торричелли в качестве экспериментального материала стал использовать не воду, а ртуть, которая, будучи тяжелее воды в 13,6 раза, должна была, по его мысли, подняться на высоту, во столько же раз меньшую. Так оно и случилось.

Знаменитый опыт Торричелли, проведенный им совместно с другим учеником Галилея Вивиани в 1643 году, состоял в следующем: стеклянная трубка длиной четыре фута, один конец которой открыт, а другой герметически закупорен, наполнялась ртутью. Затем отверстие закрывалось пальцем, а трубка опрокидывалась в чашку с ртутью. Когда погруженное в чашку отверстие открывалось, то ртуть в трубке опускалась до определенной высоты (около 76 сантиметров), оставаясь потом на этом уровне. Образовавшееся над ртутью пространство было названо позднее торричеллиевой пустотой. Сама же трубка представляет собой прибор, названный впоследствии Бойлем барометром, так как высота ртутного столба соответствует величине атмосферного давления.

В результате эксперимента Торричелли пришел к выводу, что ртуть в трубке удерживается не "боязнью пустоты", а весом воздуха, давящего на открытую поверхность ртути в чаше. Пространство же, образующееся над ртутью в трубке, есть, по его мнению, пустое пространство. Таким образом, Торричелли связал проблему "пустоты" с весом и давлением воздуха, но однозначного и четко сформулированного доказательства наличия атмосферного давления им не было сделано. Гипотезу о тяжести и давлении воздуха поддерживали в то время уже многие ученые, однако не приводили в защиту своего мнения веских и систематически обоснованных решений. Что же касается пространства в верхней части трубки, то большинство вопреки Торричелли было убеждено, что оно заполнено каким-либо (невидимым) веществом.

7

"Волнения, вызванные в ученой среде торричеллиевой трубкой, - пишет Льоцци, - сравнимо лишь с интересом, вызванным галилеевой подзорной трубой. Между перипатетиками, картезианцами и экспериментаторами разгорелась яростная дискуссия".

Вскоре опыт Торричелли стал известен среди всех ученых Франции. Некоторые заинтересовались этим экспериментом и пытались воспроизвести его, но безуспешно: в то время было сложно изготовить прочное экспериментальное оборудование необходимых размеров, и стеклянные трубки часто лопались под тяжестью ртути.

В октябре 1646 года у Этьена Паскаля гостил проездом в Дьепп один из его знакомых, Пьер Пети, интендант фортификаций, увлекавшийся физическими опытами. Вблизи Дьеппа несколько лет назад полусгорел и затонул военный корабль, оттого что один матрос неосторожно закурил возле бочки с порохом. Обломок корабля должен был содержать 40 тысяч экю. Предприимчивый марселец Жан Прадин якобы изобрел и построил подводный аппарат, на котором можно "находиться шесть часов под водой с зажженной свечой", и собирался основательно прочесать подводный мир. Пети сгорал от нетерпения присутствовать на неслыханном зрелище. Он знал об эксперименте Торричелли и сообщил о нем семейству Паскалей. На обратном пути из Дьеппа Пети вновь остановился в Руане и повторил совместно с Блезом этот эксперимент, результаты которого оказались сходными с результатами итальянского опыта. Размышляя по поводу этого опыта, Паскаль отмечал, что он еще более утвердился во мнении, которое всегда разделял, что пустота не является чем-то невозможным и что природа не избегает пустоты с такой боязнью, как многие воображают.

Но мнение мнением, а простого повторения опыта было совсем недостаточно для категорического утверждения вытекавших из него следствий. Да и сам Блез не был окончательно уверен в своих заключениях; к тому же многочисленные противники "пустоты" заявляли, что верх трубки заполнен либо разреженным воздухом, либо испарениями жидкости, либо мировым эфиром, тонкой материей Декарта и т. д. Поэтому необходимы были новые и разнообразные опыты, решающие эксперименты, основывающиеся на твердых аксиомах и систематических доказательствах, а не на интуитивных догадках.

За эти-то опыты и принялся Блез со свойственной ему пылкой последовательностью. Для опровержения наличия в верхней части трубки разреженного воздуха он использует трубки различных форм (прямые, наклонные, оканчивающиеся стеклянным баллоном и т. д.). Если бы там имелся разреженный воздух, то высота ртути в трубке со стеклянным баллоном была бы ниже, чем в прямой трубке, так как в первой должно содержаться больше воздуха, чем во второй.

Для опровержения гипотезы с парами жидкости Паскаль заказывает в мастерской, производящей стеклянные изделия, две стеклянные трубки длиной более двенадцати метров. Это было невероятно трудное для того времени дело, требовавшее к тому же больших денежных затрат. Стеклянные мастерские в Руане славились своими добротными изделиями, и трубки, в конце концов, были изготовлены. Их привязывают к корабельной мачте, находящейся прямо во дворе мастерской, и заполняют одну вином, а другую водой. Многие любопытствующие жители Руана толпятся вокруг, наблюдая за течением опыта и действиями экспериментаторов (в одном из писем Паскаль замечал, что на подобной демонстрации присутствовало однажды около пятисот человек разных сословий и звания). Каков же должен быть результат, если верна гипотеза с парами ртути? Вино испаряется быстрее воды, и, следовательно, испарения в верху трубки с вином должны занимать большее место, а жидкость соответственно находиться на более низком уровне, чем в трубке с водой. При измерении же уровень жидкости составил 31 фут для воды и 31 фут 8 дюймов для вина. Итак, еще одна гипотеза была опровергнута.

8

Летом 1647 года здоровье Блеза ухудшается, и он вместе с Жаклиной переезжает в Париж. В Париже они усердно посещают проповеди Сенглена, духовного наставника отшельников и монахинь Пор-Рояля. Сенглен не был красноречивым и витиеватым оратором. Его мысли были просты, доходчивы и суровы. Основной их пафос заключался в том, что истинный христианин должен совершенно отказаться от светской жизни, что земные привязанности служат для человека лишь предметом раскаяния. Эти мысли, пишет Жильберта, находили живой отклик в сердцах брата и сестры.

Но не только помыслы о совершенной жизни наполняют в это время ум Паскаля. Он продолжает интенсивно заниматься физическими исследованиями, встречается с учеными Парижа, обсуждает с ними различные научные проблемы. Почти всегда ему приходится для этого превозмогать собственные недуги, все более усиливающиеся головные и желудочные боли. Иногда он даже не может отвечать на письма родных и, извиняясь за молчание, пишет однажды своей старшей сестре, что у него почти нет таких часов, когда здоровье и свободное время совмещаются друг с другом. В таком положении Жаклина оказывается для Блеза незаменимой помощницей. Она по-матерински ласково и заботливо ухаживает за больным братом, готовит для него горячие ванны, делает кровопускания. Восхищенно любящая сестра и терпеливо-нежная сиделка, она является одновременно и секретарем, доверенным лицом Блеза, пытаясь при этом как-то остужать его научный пыл.

Вот и теперь, когда в один из своих редких приездов во Францию Декарт пожелал встретиться с Паскалем и попросил одного из своих приятелей договориться об этом с его сестрой, Жаклина оказывается в затруднительном положении: время для научных бесед вроде бы неподходящее; после вчерашнего кровопускания в ногу брат сильно ослаб, много потел и мало спал, но не станет ли он сердиться, узнав, что она препятствовала его встрече с именитым философом и ученым? Она все-таки дает свое согласие и просит Декарта прийти на следующий день около полудня, так как утром Блезу особенно трудно разговаривать.

Одетый в модный камзол из зеленой тафты, без султана и шпаги, положенных его дворянскому званию, по-военному подтянутый, Декарт в сопровождении нескольких своих друзей оказывается 23 сентября 1647 года у постели больного Паскаля. Присутствующий на встрече Роберваль демонстрирует по просьбе Декарта действие арифметической машины. На вопрос о природе пространства в верхней части трубки над ртутью Декарт отвечает, что там находится его тонкая материя. К этому мнению Блез относился отрицательно, но, чувствуя себя очень плохо, в дискуссию вступать не стал, отделавшись несколькими словами. Роберваль же, стоявший на позициях Паскаля в этом вопросе и к тому же недолюбливавший Декарта, начинает с горячностью (однако в пределах вежливости) доказывать ошибочность мнений своего противника. Декарт отвечает язвительно, что он будет говорить сколько угодно с рассудительным Паскалем, но не станет терять и минуты на беседу с предвзято расположенным к нему Робервалем. Обиженный философ покидает Блеза, обещав зайти к нему на следующий день, и отправляется на званый обед.

24 сентября происходит их вторая и последняя встреча. Декарт справляется о здоровье Паскаля, советует ему почаще пить крепкие бульоны и оставаться в постели по утрам до появления усталости от лежания (так делал сам Декарт в течение всей своей жизни: еще в коллегии Ля Флеш ему отменили в виде исключения общий подъем, и в последующие годы он не изменял этой привычке, предаваясь в лежачем положении различным размышлениям; один из биографов Декарта замечает даже, что многими открытиями Декарта в области философии и математики мы обязаны его утренним лежаниям). Затем беседа, длившаяся около трех часов, переходит в русло злободневных научных проблем. (К великому сожалению, более конкретные подробности этой беседы двух великих современников остались неизвестны.)

Вскоре после приезда в Париж Блез узнает через Мерсенна о неприятном для себя факте. Секретарь польской королевы Денуайе сообщил в письме к "главному почтмейстеру" ученой Европы о том, что в Польше нашелся некий капуцин Валериан Магни, который стремится доказать в противоположность Аристотелю наличие пустоты в природе. К письму была приложена отпечатанная брошюра, в которой Магни описывал свой опыт, аналогичный эксперименту Торричелли и Паскаля, претендуя на оригинальность и первенство в этой области исследования.

Приоритет Блеза, как и в случае с арифметической машиной, неожиданно оказался под сомнением, что весьма остро задевает самолюбие молодого ученого. Опять возникает необходимость защиты и доказательства собственной правоты. В сентябре Роберваль написал Денуайе пространное письмо, в котором приводил магистральные опыты Паскаля в Руане, называя капуцина "вором из Польши". Вопрос о зависимости Магни от своих предшественников неясен. Большинство науковедов, занимающихся этим вопросом, склоняется к тому, что он к началу своих экспериментов достаточно хорошо знал об опыте Торричелли и просто повторил его без всяких доказательств, новых исследований и твердых формулировок.

Тем не менее, задетый за живое, Блез вынужден в октябре 1647 года опубликовать небольшой трактат под названием "Новые опыты, касающиеся пустоты", являющийся частью более широкого и полного трактата о пустоте, задуманного Паскалем, но так и не осуществленного. Появившийся трактат посвящается отцу и резюмирует проведенные к этому времени Блезом эксперименты. Вот как он сам объясняет во вступлении вынужденное сокращение своего сочинения: "...Я посчитал необходимым дать заранее сокращенный вариант трактата, ибо сделал большие расходы, отдал много труда и времени на эксперименты и боюсь, как бы другой, не потративший ни того, ни другого, ни третьего, не опередил меня и не представил публике вещей, которых он сам никогда не видел и, следовательно, не может их точно передать и вывести одну из другой в необходимом порядке: нет такого человека, у которого были бы трубки и сифоны такой длины, как у меня, и мало тех, у кого хватило бы терпения заиметь их..." Далее Паскаль открещивается от не принадлежащих ему заслуг, от мнений тех людей, которые пожелали бы приписать ему "итальянский эксперимент", но и не собирается уступать того нового, что изобрел он сам. Защищать и отвоевывать свое ему придется еще не раз...

Во вступлении Блез отмечает также, что очевидность итальянского эксперимента все еще продолжает подвергаться сомнению: сила предубеждения заставляет одних исследователей "заполнять" верх трубки духами ртути, других - маленькими частицами разреженного воздуха, третьих - материей, которая существует лишь в их воображении. Все они, пишет он, стремясь изгнать пустоту, упражняются в тонкости и изворотливости ума, который для разрешения истинных затруднений приводит в качестве доказательств бессодержательные словесные хитросплетения. "Поэтому я решил, - формулирует Блез главную задачу трактата, - провести такие эксперименты, которые могли бы устоять перед любыми возражениями, какие только можно сделать".

Основная часть трактата включала в себя три раздела: в первом разделе описывались проведенные Паскалем существенные эксперименты, во втором - показывались следствия, вытекавшие из них, третий же раздел представлял собой общее заключение. К каким же обобщениям приходит Паскаль, подытоживая свои опыты? В выводах он был весьма и весьма осторожен, точнее, отрицательно-осторожен. К тому времени он еще не стал полным сторонником отсутствия в природе horror vacui, не разделял он и мнения тех, кто утверждал, что природа абсолютно не выносит пустоты. Природа, считает Блез, боится пустоты, но эта "боязнь" ограниченна и имеет пределы. Вывод, как видим, весьма сходен с ответом, сделанным Галилеем устроителям фонтанов. Рассуждая же о природе пространства в верхней части трубки, он замечает, что кажущееся пустым пространство не заполнено: воздухом, который не проникает извне через поры в стекле трубки; духами жидкости, парами этой жидкости и т. д. Таким образом, пишет Паскаль, кажущееся пустым пространство не заполнено никакими известными в природе веществами, которые могут ощущаться человеком; и можно считать это пространство действительно пустым, до тех пор, пока экспериментально не доказано существования там какого-либо вещества.

Несмотря на всю наглядность опытов, Паскаль в своем сочинении не говорит о тяжести воздуха. Весь его интерес сосредоточен на доказательстве возможности пустоты и того, что "боязнь пустоты" в природе имеет предел.

9

Эти выводы носили, так сказать, предварительно-половинчатый характер, ибо наличных опытов не хватало для более емких и решительных заключений. А забегать вперед абсолютно неопровержимых опытов Паскаль не мог. Но и такие выводы нашли многочисленных оппонентов, среди которых особенно выделялся своей настойчивостью Этьен Ноэль - ученый и философ, представлявший орден иезуитов. Ноэль преподавал философию в коллегии Ля Флеш (его лекции слушал Декарт, находившийся с ним в относительно близких отношениях), был ректором ряда учебных заведений ордена, а в то время, когда Блез опубликовал свои "Новые опыты, касающиеся пустоты", занимал должность ректора в иезуитском Коллеж де Клермон (теперь это лицей Людовика Великого).

Как только появился трактат Паскаля, он тотчас же откликнулся на него письмом к автору: "Месье, я прочитал ваши опыты, касающиеся пустоты, и нашел их весьма превосходными и изобретательными, однако я не понимаю эту кажущуюся пустоту, которая появляется в трубке после опускания либо воды, либо ртути. Я говорю, что это тело, потому что оно действует как тело, передает свет с преломлением и отражением, замедляет движение другого тела, как можно заметить при опускании ртути, когда трубка, полная этой пустоты наверху, опрокидывается. Следовательно, тело занимает место ртути. Необходимо теперь посмотреть, что это за тело". Защищая положения перипатетиков, Ноэль пытался доказать, что тело, заполняющее верхнюю часть трубки Торричелли, представляет собой очищенный воздух, который, отделяясь от более грубого и тяжелого, проникает в трубку через поры стекла. Как же происходит, по мнению Ноэля, этот процесс? Воздух делится им на тонкий и грубый. Тонкий воздух, наполняющий поры стекла, отделяется от более грубого элемента тяжестью опускающейся и тянущей за собой тонкий воздух ртути. Этот воздух тянет за собой рядом лежащий до тех пор, пока не наполнится пространство, оставленное ртутью.

Паскаль не мог удовлетвориться подобной, чисто словесной и никакими опытами не подтвержденной аргументацией, которую в своем трактате он называл изворотливостью и пустым упражнением ума. "Нетрудно усмотреть, - пишет русский историк физики Н. Любимов, - капитальную разницу между приемами двух ученых, из которых один представитель знания, чуждающегося опыта, другой служитель науки нового времени, основанной на опыте. Паскаль рассуждает на основании опытов, им самим проведенных и изученных. Его внимание останавливается, естественно, на главной особенности этих опытов: на образовании безвоздушного пространства с его свойствами, которое скоро, будучи образовано более удобным способом, сделалось предметом исследования Бойля и других".

29 октября 1647 года Блез пишет ответное письмо, где привел "универсальное правило", которым, по его мнению, должны руководствоваться все те, кто ищет твердых и надежных знаний, "всецело наполняющих и удовлетворяющих ум", и которое, как он считает, применимо ко всем частным случаям определения истины. Правило это состоит в том, что все истинные суждения должны основываться на двух принципах - аксиомах и доказательствах. Аксиомы - это настолько очевидные для чувств и разума утверждения, что "для ума нет никакой возможности сомневаться в их достоверности": например, если к равным вещам прибавить равные вещи, то и все результаты будут равными. Доказательства - это следствия, которые непреложно вытекают из подобных аксиом с помощью строгой цепочки логических выводов: так, хотя утверждение равенства суммы трех углов треугольника сумме двух прямых и не является самоочевидным, оно доказывается с неминуемой очевидностью на основании отчетливых и достоверных аксиом. Все суждения, не использующие этих принципов, являются, по мнению Паскаля, сомнительными, и их следует называть "то видением то капризом, иногда фантазией, идеей или просто красивой мыслью"; и так как подобные суждения нельзя утверждать без известной доли дерзости и безрассудства, то мы скорее склоняемся к их отрицанию, чтобы, тем не менее, перейти вновь к утверждению при наличии достоверных доказательств, показывающих их истинность. Покорность разума, замечает Паскаль, следует оставить для таинств веры, изначально скрытых от чувств и разума, в деле же познания природы следует доверять только разуму и ощущениям.

Такова была платформа, с которой неутомимый экспериментатор атакует основные положения, высказанные в письме Ноэля. В его рассуждениях Паскаль не обнаруживает ни самоочевидных аксиом, ни строгих доказательств, а находит лишь ту игру воображения, которая "без особых затрат труда и времени производит как самые большие, так и самые малые вещи". Многие исследователи, отмечает Блез, легко обходят реальные затруднения, вводя в свои размышления таинственную материю, как будто бы заполняющую все пустое пространство; если же попросить их, как и Ноэля, показать эту материю, они ответят, что она невидима. Невидимость, "бездоказательность" такой материи с большим основанием, по мнению Паскаля, свидетельствуют об ее отсутствии, нежели существовании. И хотя многие предшествующие и современные физики широко используют эту категорию, в подобных вопросах нельзя опираться ни на какие авторитеты; цитируя авторов, следует приводить их доказательства, а не имена.

Вспышки неприкрытой иронии, чередующейся со строгими логическими рассуждениями, выливаются в конце письма в откровенную насмешку над ученым иезуитом. "Впрочем, нельзя отказать вам во славе, что вы поддержали физику перипатетиков так хорошо, как это только возможно, и я нахожу, что ваше письмо в такой же степени является признаком слабости защищаемого вами мнения, как и силы вашего ума. И, конечно же, ловкость, с какой вы отстаивали невозможность пустоты, легко заставляет предположить, что с подобным рвением вы могли бы обосновывать и противоположные взгляды..."

Однако Ноэль не собирался сдаваться и написал Паскалю второе письмо, в котором он частично менял свои мнения, но продолжал настаивать на невозможности пустоты. Письмо было вручено Блезу собратом Ноэля по ордену отцом Талоном, который дал понять Паскалю, что ввиду болезни он может не отвечать на него. Талон просил также никому не показывать послание и вообще держать переписку в секрете: впоследствии, дескать, можно будет объясниться с глазу на глаз.

Через некоторое время из иезуитских кругов стали распространяться слухи, будто Паскаль не отвечает потому, что сокрушены его взгляды, и он стыдится признать свое поражение. Слухи эти дошли до друзей Паскаля, в частности, до Ле Пайера, и, естественно, до самого Блеза. В феврале 1648 года он пишет Ле Пайеру письмо, в котором разъясняет свое молчание, "спровоцированное" Талоном, и рассуждает по поводу второго послания Этьена Ноэля. Отрицая пустоту, пишет Паскаль, Ноэль использует его собственные аргументы: пустота, подобно "очищенному воздуху" или "тонкой материи", не ощущается ни одним из наших чувств, и о ней нельзя утверждать чего-либо положительного с полной достоверностью. Но, месье, вопрошает Блез Ле Пайера, отвечая одновременно и своему оппоненту, судите сами: если мы ничего не видим и не ощущаем в каком-либо месте, то кто более прав - тот ли, кто утверждает, что там есть нечто, хотя и ничего не замечает, или тот, кто думает, что там пусто, ибо не обнаруживает никакой вещи. И безапелляционно заявлять о существовании какой-то невидимой материи в таком случае - все равно, что утверждать, будто Луна обитаема, а на недоступных полярных землях живут люди, совсем непохожие на обычных людей. Как и в личном послании к Ноэлю, Паскаль здесь методично разбивает аргументацию защитника аристотелианской физики, находя в ней лишь крайне редкие пункты согласия - например, объяснение частичного опускания жидкости в трубке тяжестью внешнего воздуха. Подобное мнение, пишет Блез, все более распространяется среди ученых, которые занимаются тщательно разработанной постановкой опытов.

Паскаль уже заканчивал письмо, отмечая, что основными мыслями Ноэль обязан Декарту и что следовало бы отвечать последнему, а не ученому иезуиту, как вдруг получил от своего оппонента книгу "Полнота пустоты", которая была только что опубликована и в которой Ноэль, меняя детали объяснений, придерживался своей прежней гипотезы. Это сочинение было посвящено принцу Конти. "Монсеньёр, - писал Ноэль, - Природа нынче обвиняется в пустоте, а я предпринимаю попытку защитить ее от такого обвинения в присутствии Вашей Светлости. Она уже давно подозревается в пустоте, но никто еще не решался возвести подозрение в факт и сличить его с Чувствами и Экспериментом. Здесь я показываю полноту Природы и ложность фактов, которыми она обременяется, а также клевету противопоставляемых ей свидетелей. Если бы она была известна каждому, как известна Вашей Светлости, которой она открыла все свои секреты, ее никто не осмелился бы обвинить и поостереглись бы вести против нее процесс на основании ложных показаний и недоказанных опытов. Она надеется, Монсеньёр, что вы не оставите без наказания все эти клеветы. И если для более полного оправдания природы необходимо, чтобы она заплатила опытом и выставила свидетеля против свидетеля, то, зная, что ум Вашей Светлости наполняет все ее части и проницает предметы мира, наиболее скрытые и темные, никто, Монсеньёр, не осмелится утверждать, по крайней мере, по отношению к Вашей Светлости, чтобы в природе была пустота".

В своем труде Ноэль так и не выставил "свидетеля против свидетеля", то есть опыт против опыта, ибо метафизическое умонастроение не позволяло ему принять саму идею чувственно-экспериментального знания; частичное опускание жидкости в трубке он объяснял уже не тяжестью внешнего воздуха, а неким качеством, которое он называл "движущейся легкостью". За "Полнотой пустоты" Блез тотчас же получил записку, в которой Ноэль, опровергая большую часть собственной книги, заменял движущуюся легкость эфиром, а равновесие ртути в трубке снова объяснял тяжестью воздуха.

Вернувшись к письму, Паскаль сообщил Ле Пайеру, что трудно опровергать взгляды Ноэля, поскольку тот меняет их быстрее, чем успеваешь ему ответить, наполняя пустое пространство не только самыми разными видами таинственной материи, но и умом знаменитых людей. Но подобное непостоянство взглядов и свидетельствует как раз о ложности положений, защищаемых сторонниками полноты; полноту в таком случае можно сравнить с телом, которое раздирается разнонаправленными членами-мнениями. Истину следует искать не в замешательстве и смятении, а в очевидности и достоверности - "это га золотая середина и совершенный склад ума, в котором вы пребываете с таким превосходством и в котором всегда воспитывался особым методом с более чем отцовским попечением".

Огласив свою точку зрения в письме к Ле Пайеру, Блез больше не стал отвечать Ноэлю, за него это сделал отец. В письме Паскаля-старшего использовались материалы переписки между Ноэлем и Блезом и письмо последнего к Ле Пайеру. Тон послания Этьена Паскаля был резким, а порой и неоправданно гневным: "Мало вам обольщать нас неизвестными вещами: огненной сферой Аристотеля, тончайшей материей Декарта, одушевленными и солнечными лучами и движущейся легкостью. Когда у вас не хватает рассуждений, вы принимаетесь за оскорбления..."

В споре Блеза и Этьена Ноэля было много недоразумений и чисто внешних моментов. Трудно обвинять ученого иезуита в какой-то задней мысли. Возможно, здесь было известное недопонимание (позднее, в латинском переводе "Полноты пустоты", Ноэль воздал должное опытам Паскаля), а скорее всего - нежелание согласиться с постулатами зарождавшейся науки нового времени, с ее экспериментально-аналитическим, антиметафизическим духом.

В своем увлечении физикой Паскаль проявил себя как изобретательный экспериментатор, как проницательный теоретик, тонко чувствующий ход и дух новой науки, ясно представляющий ее цели и задачи. Показал он себя здесь и как яркий полемист, порой чересчур резко и горделиво для обращенного стремящийся к истине, отстаивающий свою правду не только очевидными аксиомами и вытекающими из них доказательствами, но и колющей насмешкой, едкой иронией. Не чуждо Блезу и пристрастие к интеллектуальной собственности, к приоритету в зарождавшейся науке, сопровождавшееся излишней щепетильностью в так называемых вопросах чести и собственного достоинства, отсутствием снисходительности и милосердия в отношении к своим противникам.

В то время, как Блез погружен в свою физику, Жаклина становится все набожнее и не пропускает ни одной проповеди Сенглена. Вскоре у нее зарождается мысль стать монашенкой Пор-Рояля. Брат поддерживает намерение сестры и помогает ей через посредство Гийебера, находящегося в эту пору в Париже, завязать отношения с настоятельницей монастыря матерью Анжеликой, с приветливой монахиней Агнессой и с самим Сенгленом, ставшим духовником Жаклины. Жаклина с редким для новичка смирением и послушанием внимает советам и наставлениям своего духовника. Но для того, чтобы принять монашеский постриг, необходимо поговорить с отцом, который находится еще в Руане и должен скоро приехать в Париж. Блез берет эти переговоры на себя, остается только ждать приезда Этьена Паскаля...

10

Между тем в ноябре 1647 года Паскаль стал рассматривать опыт Торричелли с иной точки зрения. Теперь его интересует не природа пространства над ртутным столбиком, а причина, удерживающая ртутный столбик в равновесии.

Паскаль уже провел предварительные опыты, сформулировал и ввел в свои исследования начала подлинной науки. Теперь можно приступить к решающим экспериментам, которые позволили бы сделать окончательные заключения. Как отмечал Блез в письме к Ле Пайеру, многие ученые-экспериментаторы связывали частичное опускание ртути в трубке Торричелли с давлением внешнего воздуха. Наиболее четко и лапидарно это мнение было высказано в 1644 году самим Торричелли: "До сих пор принимали, что сила, удерживающая ртуть от естественного стремления опускаться, находится внутри верхней части трубки - в виде пустоты или весьма разреженной материи. Я же утверждаю, что причина лежит вне сосуда: на поверхность жидкости в чашке давит воздушный столб... неудивительно, что жидкость входит внутрь стеклянной трубки (к которой она не имеет ни влечения, ни отталкивания) и поднимается до тех пор, пока не уравновесится внешним воздухом". Но и в такой форме это предположение находило иногда возражения, так как некоторые физики еще считали, в соответствии с мнением Аристотеля, что легкие тела не могут давить на более тяжелые (например, вода на землю, а воздух на воду и т. д.).

Мнение Торричелли - лишь возможное объяснение, которое останется гипотетичным до тех пор, пока опыт не покажет полной невозможности любого другого объяснения. Насущная задача, следовательно, состояла в том, чтобы проделать такой опыт, который показал бы, что тяжесть воздуха - единственная допустимая причина "подвешешенности" ртути в трубке.

В конце 1647 года в присутствии своего зятя Флорена Перье Паскаль осуществляет один из решающих экспериментов для доказательства гипотезы давления воздуха. Если эта гипотеза верна, то есть если именно воздух, давящий на поверхность ртути в чашке, удерживает ртуть в трубке в равновесии, а не horror vacui, то при помещении чаши с трубкой в безвоздушном пространстве ртуть в трубке вместо частичного опускания должна годностью вытечь, не находя противодействия извне. Безвоздушное пространство в то время было известно только одно: это верхняя часть самой трубки Торричелли. Поэтому следовало провести очень тонкую и сложную операцию - разместить маленькую трубку с ртутью в "пустоте" большой. С этой целью Паскаль использовал стеклянную трубку длиной три фута, заполненную ртутью и закрытую с двух концов заслонками, которая прикреплялась внутри другой, шестифутовой, трубки. Затем большая трубка заполнялась ртутью, ее отверстие закупоривалось заслонкой, после чего эта трубка переворачивалась и вертикально размещалась в чаше с ртутью. Далее заслонка большой трубки протыкалась: ртуть сразу же опускалась, останавливаясь на обычной высоте и оставляя пустым пространство, в котором находилась маленькая трубка, погруженная своим нижним концом в колонку ртути большой трубки. Когда с помощью длинной изогнутой проволоки протыкалась заслонка внизу маленькой трубки, то вместо частичного опускания ртуть полностью выливалась, так как, оказавшись в безвоздушном пространстве, она не сдавливалась и не уравновешивалась никаким воздухом.

Несколько позже Паскаль проделывает этот эксперимент в другой форме, подсказанной друзьями Озу и Робервалем. Для нового опыта Блез заказывает руанским стеклодувам трубку сложной конфигурации (см. рис. 3). Конец А в этой трубке герметически закупорен, а нижний конец N открыт; в точке М находится небольшое отверстие, которое вначале плотно закрывается: тогда трубка полностью заполняется ртутью, переворачивается и помещается в чашу со ртутью. В части МN ртуть частично опускается, как в обычном эксперименте, и остается "подвешенной" на известной высоте, уравновешиваясь давлением воздуха на ртуть чаши. Ртуть же, содержавшаяся в части АВ, падает в изгиб трубки, так как в вакууме ничто не препятствует ее падению. Если же открыть отверстие М, то под давлением атмосферного воздуха ртуть в части АВ резко поднимется вверх, остановившись на той высоте, на которой она приходит в равновесие с окружающим воздухом.

Рис. 3
Рис. 3

11

Казалось бы, этих опытов "пустоты в пустоте" было вполне достаточно для объяснения поднятия ртути в трубке весом давящего воздуха, а не "боязнью пустоты" или иной причиной. Однако Паскаль считал, что и в этом случае для "вакуистов" (то есть сторонников пустоты) остаются какие-то лазейки, "закрыть" которые должен категорический и абсолютно неопровержимый эксперимент. Именно о таком опыте, названном Блезом "великим экспериментом равновесия жидкостей", сообщает он 15 ноября 1647 года в письме к Флорену Перье. Суть его была довольно простой и состояла в том, чтобы провести обычный опыт с пустотой в одинаковых условиях у подножия и на вершине горы. "Вы, конечно, представляете, - пишет Блез своему зятю, - что этот эксперимент является решающим и что если бы высота ртути на вершине горы оказалась меньшей, нежели у подошвы (а верить в это у меня есть много оснований, несмотря па то, что все, кто писал об этом предмете, придерживаются другого мнения), то следовало бы с необходимостью заключить: тяжесть воздуха, а не боязнь пустоты, является единственной причиной подвешенности ртути". Ведь совершенно очевидно, продолжает далее Паскаль, что вверху горы давление воздуха меньше, чем внизу, в то время как неразумно было бы утверждать, будто у подножия природа испытывает больший "страх пустоты", чем на вершине.

Основной смысл предполагаемого опыта заключался в привлечении количества, измеримости воздушного давления как последней инстанции; неизмеримый и сопротивляющийся количественной оценке horror vacui тем самым автоматически отбрасывался.

Подобный эксперимент был связан с большими затруднениями: надо было найти довольно высокую гору; гора эта должна находиться недалеко от города, что облегчало бы перенос сосудов, трубок, ртути и другого оборудования и позволяло бы следить за погодными условиями в районе горы и осуществлять эксперимент столько раз, сколько необходимо; для таких экспериментов также требовался знающий дело человек, способный вникнуть в суть проводимых опытов и провести их с надлежащей строгостью и точностью. Все эти затруднения были счастливо разрешены с помощью зятя Паскаля Флорена Перье, оказавшегося идеальным помощником в преодолении возникших сложностей: Перье жил в родном городе Блеза Клермоне, который располагался возле большой горы Пюи-де-Дом; к тому же он хорошо был посвящен в научные дела Блеза и сам увлекался в свободное от службы время различными физическими опытами. Паскаль доверяет осуществление эксперимента своему зятю, но разные обстоятельства позволили тому провести опыт лишь через десять месяцев - 19 сентября 1648 года. А через несколько дней Блез, пребывавший все это время в сильном нетерпении и беспокойстве, получает долгожданное письмо. "Месье, - пишет Перье, - наконец-то я сделал эксперимент, который вы так долго ждали. Я бы еще раньше принес вам это удовлетворение, если бы не долг службы, державший меня в Бурбонне; к тому же после моего приезда снега или туманы так закрывали гору Пюи-де-Дом, где я должен был проводить эксперимент, что даже в это самое лучшее время года трудно было найти и дня, когда была бы видна вершина горы, которая обычно находится в облаках, а иногда и выше, хотя в то же самое время на равнине стоит хорошая погода: таким образом, я не смог соединить свои возможности с условиями погоды до 19 числа сего месяца. Но успех, с каким я провел в тот день эксперимент, сполна меня утешил в огорчениях, вызванных неизбежными задержками".

Опыт действительно удался на славу, был выполнен наиточнейше, с соблюдением всех возможных формальностей. Утро 19 сентября, как обычно, не предвещало хорошей погоды. Однако вскоре вершина горы Пюи-де-Дом показалась из-за густых облаков, и, хотя погода была неустойчивой, Перье решился провести уже столько раз откладываемый эксперимент. Около 8 часов утра в монастырском саду, считавшемся самым низким местом в городе, к Флорену Перье присоединились другие участники эксперимента, известные и уважаемые жители Клермона: аббат Бонье, каноник кафедрального собора Монье, советники палаты сборов Лавилль и Бегон, а также врач Лапорт. Все это были, по словам Перье, люди, способные не только в своих должностях, но и в науках.

Вначале Перье налил в сосуд шестнадцать фунтов ртути, а затем, взяв две стеклянные трубки одинакового диаметра, длиной в четыре фута, запаянные с одного конца и открытые с другого, он выполнил обычный "итальянский эксперимент". Ртуть в каждой из трубок опустилась на равную высоту, составившую 26 дюймов 31/2 линии. Опыт был повторен еще два раза в тех же самых условиях; результат оставался неизменным.

Тогда Перье отметил на одной из трубок уровень находившейся в ней ртути и поручил наблюдать за его возможным изменением отцу Шастену, "человеку благочестивому и благоразумному". Сам же он, взяв вторую трубку, поднялся вместе со своими помощниками на вершину горы, которая возвышалась над монастырским садом на 500 туазов. Высота ртути там оказалась равной 23 дюймам 2 линиям. Разница уровней ртути на вершине горы и в саду составила, следовательно, 3 дюйма 11/2 линии, что вызвало у экспериментаторов восторг и восхищение. Опыт был повторен еще пять раз в различных местах вершины и при разнообразных условиях: на открытом и защищенном месте, при хорошей погоде, под дождем и туманом. Во всех случаях результат оставался неизменным - 23 дюйма 2 линии. Только после этих многочисленных вариантов исследователи, наконец, сочли возможным покинуть вершину горы. Спускаясь вниз, они решили повторить опыт в одном месте, "которое намного выше монастырского сада, но намного ниже вершины горы". Высота ртути там составила 25 дюймов.

Дом Паскалей в Клермоне
Дом Паскалей в Клермоне

Когда Перье вернулся в монастырский сад, отец Шатен сообщил ему, что никаких изменений в оставленной рубке он не наблюдал, хотя погода непрестанно менялась, дул ветер, несколько раз принимался дождь, все вокруг окутывалось сплошным туманом. Затем Перье провел несколько измерений трубки, которую брал с собой на гору, и во всех случаях получил одинаковый результат - 26 дюймов 31/2 линии, что закрепило его уверенность в достоверности эксперимента.

На другой день аббат де ла Мар, присутствовавший во время опыта в монастырском саду и узнавший о его результатах, предложил Перье проделать опыт наверху самой высокой башни собора Нотр-Дам-де-Клермон. При измерении оказалось, что на башне, возвышавшейся над монастырским садом на 27 туазов, уровень ртути был соответственно ниже на 21/2 линии.

Готический собор в Клермоне
Готический собор в Клермоне

Ознакомив Блеза с ходом эксперимента, Перье сводил воедино полученные результаты и замечал, что если уровень ртути определялся весьма скрупулезно, то высота мест, где проводились опыты, замерялась с гораздо меньшей точностью из-за недостатка времени и неблагоприятных обстоятельств; при соответствующих условиях следовало бы измерять их точнее, через каждые 100 туазов, и в каждом месте проводить опыт, отмечая разницу в уровне ртути. Это помогло бы, по его мнению, составить таблицу для определения диаметра всей воздушной сферы.

В лице своего зятя Блез приобрел незаменимого помощника; знание предмета, соединенное с большой ответственностью и тщательным выполнением всех формальных процедур, позволило Флорену Перье провести эксперимент на горе Пюи-де-Дом весьма корректно и с неопровержимой убедительностью. Получив послание от Перье, Паскаль несколько раз повторяет опыты: на башне Сен-Жак высотой около 25 туазов (на ней впоследствии была поставлена статуя Паскаля) разница уровня ртути составила чуть более двух линий, а наверху лестницы, имевшей 90 ступеней, - пол-линии. Таким образом, полученные данные полностью подтвердились.

Башня Сен-Жак в Париже, на которой Паскаль проводил физические опыты
Башня Сен-Жак в Париже, на которой Паскаль проводил физические опыты

12

Но не только научные занятия занимали ум Паскаля. Блез и Жаклина штудируют теологические труды Августина и Янсения, детально знакомятся с "Христианскими и духовными письмами" Сен-Сирана. Паскаль усердно изучает труды янсенистов и их противников и, посещая Пор-Рояль, обсуждает с отшельниками насущные религиозные проблемы. Однажды в беседе с духовником монастыря Антуаном де Ребуром (овернцем по происхождению, сблизившимся впоследствии с семьей Паскалей и назначившим Флорена Перье своим душеприказчиком) Блез заметил, что, основываясь на принципах здравого смысла и хорошо построенном рассуждении, можно доказать многие противоположные рассудочному подходу положения и тем самым заставить вольнодумцев и хулителей божественной благодати поверить в них. Антуан де Ребур засомневался, не являются ли подобные намерения проявлением тщеславия и излишнего доверия рассудку. Его сомнения укреплялись еще и тем, что в Пор-Рояле Блеза хорошо знали как математика и физика. Паскаль пытался было объясниться и доказать свои истинные намерения. Де Ребуру же эти объяснения показались следствием отсутствия подлинного смирения. На таком взаимном недопонимании и прошла вся их беседа.

Новыми мыслями и чувствами, вызванными духовным чтением, впечатлениями от посещений монастыря, Блез и Жаклина спешат поделиться со старшей сестрой, которая становится все благочестивее и стремится вести жизнь более простую и аскетическую, чем обычно ведут люди ее положения. Они рады таким устремлениям сестры. Однако так ли последовательна Жильберта? Не слишком ли много времени отдает она вместе с мужем проектам нового дома, строить который она не обязана, и не забывает ли о "той мистической башне, о которой говорит святой Августин в одном из своих писем"?

Сен-Сиран
Сен-Сиран

В ответ на послание брата и сестры Жильберта пишет, что многое из того, что они сообщают, хорошо ей известно. Но, возражают ей Блез и Жаклина в очередном письме, необходимо постоянно очищать свой внутренний мир, без чего нельзя принять новое вино в старые мехи. Жильберта внимательно относится к духовным наставлениям своих родных и поддерживает Жаклину в ее намерении оставить светскую жизнь.

...После смерти Ришелье власть королевских чинов-пиков была сильно подорвана парламентом и судейскими палатами. Летом 1648 года, после отмены должности интендантов, Этьен Паскаль присоединяется к своим детям в Париже. Когда Блез сообщает ему о желании Жаклины стать монашенкой, отец сильно удивлен и растерян, отвечает уклончиво, обещая подумать. Религиозные чувства борются в нем с нежной привязанностью к любимой дочери. И привязанность побеждает, через некоторое время он решительно отказывается дать свое согласие. Обстановка в семье становится напряженной. Блез и Жаклина умоляют отца уступить, но тот остается непреклонным, обвиняя Блеза в подстрекательстве и руководстве намерениями сестры. Этьен Паскаль всячески запрещает своим детям посещать Пор-Рояль и, не доверяя им, приказывает служанке следить за их действиями.

Кардинал Ришелье
Кардинал Ришелье

Но Жаклина понимает, что жизненный путь ее уже предопределен, выбор сделан. Она не мыслит своей жизни вне монастыря и прибегает к различным невинным уловкам, чтобы находиться в общении с обитательницами Пор-Рояля. Письма, получаемые от них, укрепляют ее решимость, она все более отдаляется от света, обычных развлечений, живет почти в полном затворничестве. Этому способствует и то, что Паскали переехали с улицы Бриземиш на улицу Турен. В новом квартале Жаклина не заводит никаких знакомств. Отец тронут такой настойчивостью дочери и, в конце концов, всем сердцем одобряет ее стремления, но расстаться с ней при жизни не в его силах. Этьену Паскалю исполнилось уже шестьдесят лет, и, предчувствуя близкую кончину, он просит Жаклину не уходить в монастырь до его смерти; в остальном же она может поступать так, как ей захочется. Жаклина благодарит отца и, не дав прямого ответа, обещает никогда не огорчать его. В то время как светская жизнь Жаклины угасала, буквально таяла на глазах, жизнь Блеза развивалась как бы в двух параллельных, непересекающихся плоскостях: посещение проповедей, молитвы и благочестивые размышления безболезненно чередовались у него с научной деятельностью, в которой торжествовали libido sciendi и libido dominandi.

Жильберта Паскаль
Жильберта Паскаль

13

В конце 1648 года Паскаль публикует небольшую брошюру под названием "Рассказ о великом эксперименте равновесия жидкостей, задуманном г. Б. П. для создания трактата, который он обещал в своем резюме относительно пустоты, и осуществленном г. Ф. П. на одной из самых высоких гор Оверни". В ней помещены письмо Блеза к зятю от 15 ноября 1647 года и ответ Перье, а также некоторые выводы, напрашивающиеся из результатов "великого эксперимента". "Из этого эксперимента вытекают многие следствия, например возможность, узнать, находятся ли два места на одном уровне, то есть, одинаково ли они удалены от центра земли, или которое из них расположено выше, как бы ни были они далеки друг от друга". Так впервые Паскаль сформулировал принцип определения высот с помощью барометрического выравнивания. Он также замечает, что погода влияет на показания барометра в одной и той же местности (определение погоды в настоящее время - основная функция барометра).

Переходя к более общим выводам, Блез замечал, что по вопросам пустоты существуют три точки зрения: природа совершенно не терпит пустоты, выносит ее до известной степени, не боится совсем. Опыты, описанные им в "резюме касательно пустоты", позволили ему опровергнуть первую точку зрения, а эксперимент на Пюи-де-Дом заставил безоговорочно принять третью: природа не испытывает никакой "боязни пустоты", не делает никаких усилий, чтобы избежать ее, допускает ее без труда и сопротивления, и все следствия, приписываемые этой боязни, целиком и полностью обусловлены тяжестью и давлением воздуха. Именно от незнания этой подлинной причины и были, по мнению Паскаля, выдуманы воображаемая боязнь пустоты и прочие ложные мнения, "наполняющие уши, а ум оставляющие пустым"; именно такое незнание заставляет людей объяснять явления неодушевленной природы "симпатиями и антипатиями и другими химерическими причинами".

Однако Блез замечает, что он не без сожаления отказывается от распространенных мнений древних авторов: он сопротивлялся новым мнениям настолько, насколько имел основания следовать старым - об этом достаточно свидетельствуют его опубликованные ранее "Новые опыты, касающиеся пустоты", где он придерживался второй точки зрения; но очевидность опытов и сила фактов эксперимента на горе заставили его, несмотря на все уважение к древним, отказаться от их взглядов.

Так закончил свое многовековое существование horror vacui. По словам Луи де Бройля, известного французского физика XX века, опытом на Пюи-де-Дом "впервые экспериментально было подтверждено важное физическое явление, предсказанное теоретическими соображениями". Эхо всеобщего признания этого опыта распространилось по всей ученой Европе. Однако среди одобрительного хора неожиданно раздался весьма неприятный для Паскаля голос, пытавшийся принизить его заслуги.

14

В июле 1651 года из иезуитской коллегии Монферрана, небольшого городка, расположенного рядом с Клермоном, стали распространяться философские тезисы, посвященные господину де Рибейру, первому президенту клермонской палаты сборов. В них, в частности, говорилось: "Находятся лица, любящие новинки и желающие представить себя автором эксперимента, изобретателем которого является Торричелли и который был сделан также в Польше. Несмотря на это, подобные лица стремятся приписать его себе: проведя эксперимент в Нормандии, они приехали публиковать его в Овернь".

Э. Торричелли
Э. Торричелли

Это был явный выпад против Паскаля. Как только Блез узнал о тезисах, он тотчас же написал де Рибейру письмо, в котором напоминал, что в "Новых опытах, касающихся пустоты" он ясно и четко изложил историю собственных опытов, отделяя их от итальянского эксперимента. "Новые опыты..." распространялись за границей и по всей Франции; в один только Клермон было отправлено около 30 экземпляров. Автор тезисов, пишет Паскаль, - единственный человек среди ученых Европы, который не ведает об этом, и если бы он чуть больше общался с Парижем, то знал бы, что невозможно приписать себе опыт Торричелли, как невозможно присвоить изобретение подзорной трубы.

Общий вид Клермона
Общий вид Клермона

Касаясь польского эксперимента, сделанного капуцином Валерианом Магни и являющегося лишь обыкновенной копией итальянского опыта, Блез отмечает, что этот эксперимент был осуществлен позднее его собственных, значительно отличающихся к тому же от опыта Торричелли.

Заканчивая письмо к де Рибейру, Паскаль переходит к эксперименту на горе Пюи-де-Дом: "Я смело говорю вам, месье, что этот опыт изобрел я и новое знание, открытое им, целиком мое". Блез не зря так настаивал на своем авторстве. Дело в том, что и в этом случае его приоритету угрожала серьезная опасность: на идею "опыта на горе" притязал Декарт.

Р. Декарт
Р. Декарт

В июне 1649 года Декарт в письме к Каркави просил сообщить ему о результатах и деталях опыта на горе Пюи-де-Дом и удивлялся, что Паскаль сам не написал ему об этом. "Ведь именно я, - утверждал Декарт, - надоумил его провести этот опыт, в успехе которого я не сомневался". Видимо, в одну из сентябрьских встреч обсуждался вопрос о тяжести воздуха и решающих экспериментах в этой области. "Я посоветовал г. Паскалю, - писал позднее Декарт Мерсенну, - пронаблюдать, будет ли ртуть подниматься так же высоко на вершине горы, как и у ее подножия: я не знаю, сделал ли он это". Декарт весьма четко обозначил требование собственного приоритета. Паскаль же, всегда щепетильно относившийся к подобным вопросам, на сей раз счел возможным промолчать, напомнив о своем первенстве лишь два года спустя в письме к де Рибейру. Чем обусловлено молчание Блеза? Прав ли Декарт в своих требованиях? На эти вопросы трудно ответить. Сомневаться в научной честности обоих ученых нет никаких оснований. Скорее всего, здесь сыграли роль какие-то недоразумения: ведь в оживленной дискуссии трудно запомнить, кто и как первым высказал ту или иную идею, поддержал то, или иное мнение. К тому же нельзя не заметить, что Декарт весьма ревниво относился к сочинениям, опережавшим его исследования в какой-либо области, и иногда без всяких существенных причин искал в них плагиат и копию собственных мыслей. Во всяком случае "опыт на горе" занимал в научных мыслях Паскаля и Декарта совершенно разное место. Для Паскаля он служил одновременной проверкой тяжести воздуха и существования пустоты, доказательством простой и проверяемой теории. Декарт же, отрицавший пустоту по чисто философским соображениям и увлеченный метафизическими тезисами о существовании тонкой материи, вводил опыт в систему чисто априорных рассуждений (хотя он и признавал вопреки многим исследователям тяжесть воздуха и еще в 1642 году пытался взвесить его). Вот что пишет по этому поводу известный немецкий историк физики Фердинанд Розенбергер: "Декарт приписывает себе часть славы, выпавшей на долю Паскаля... Признавая вполне, что система Декарта несовместима с horror vacui, и, допуская, что она первая поколебала веру Паскаля в это таинственное свойство природы, мы, как и большинство других, не склонны придавать значение притязанию Декарта, тем более что его письма написаны на целый год позднее работ Паскаля".

В истоках новой науки наблюдается вроде бы парадоксальный для ее существования факт. Перед лицом безличного и "анонимного" знания, ориентирующегося на экспериментально-количественные критерии, казалось бы, должны умолкнуть субъективно-индивидуалистические мотивы. Ведь какая разница для истины, если она вечна и объективна, кто первым открыл ее, Декарт или Паскаль, Лейбниц или Ньютон? Перед истиной, если она действительно вечна и объективна и, следовательно, поглощает индивидуалистические различия, умолкает горделивое стремление к первенству, к выделению из ряда себе подобных. В реальности же нередко случалось так, что дискуссии ученых, вызванные этим горделивым стремлением, балансировали на грани склоки и взаимных оскорблений. Вероятно, все дело в том, что здесь свою роль играет невидимый на поверхности первоначальный импульс научного творчества. В этой связи небезынтересно будет заметить, что известный французский мыслитель и поэт XX века Поль Валери характеризовал методологию "философского эготиста" Декарта, "единственным Богом которого было его собственное Я", как "пробуждение гордости и смелости разума", как "волю к могуществу".

Г.-В. Лейбниц
Г.-В. Лейбниц

15

В 1651 - 1053 годах Блез продолжал работать над обобщением и объяснением полученных им результатов. Опыт на Пюи-де-Дом был назван "великим экспериментом равновесия жидкостей", хотя основная суть его заключалась в проверке давления воздуха. Дело в том, писал Паскаль, что следствия, вызываемые давлением воздуха, являются лишь частным случаем общего положения о равновесии жидкостей и давлении внутри них. Паскаль устанавливает очень важный принцип, отождествляющий явления, связанные с атмосферным давлением и давлением жидкости. Исследования, обусловленные опытом Торричелли, естественно привели его к гидростатике. От отдельного эксперимента Блез перешел к целому разделу физики: продолжая начатое Архимедом, Стевином, Галилеем, он построил строгую логическую систему основополагающих принципов гидростатики.

Для характеристики вклада Паскаля в гидростатику важно подчеркнуть достижения, сделанные в этой области Стевином и Галилеем. Стевину, как пишет А. Н. Долгов в "Кратком очерке истории гидростатики", "удалось в весьма ясной и доказательной форме установить законы давления жидкости на дно и боковые стенки сосуда и дать обоснование закону равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах...". Однако Стевин "не усмотрел, что закон давления жидкости на стенки включает свойства плавающих или погруженных тел; он сначала установил эти свойства прямым путем, не связывая их с фундаментальным законом гидростатики и не связывая последний с принципом статики". Галилей дополнил исследования Стевина и связал свойства плавающих тел и давления жидкостей с общими законами статики, использовав принцип возможных перемещений (принцип возможных перемещений - один из основных принципов механики, устанавливающий общее условие равновесия механической системы: для равновесия механической системы необходимо, чтобы сумма работ всех приложенных к системе сил на любом из возможных перемещений системы была равна нулю). Но, по словам известного французского историка науки Дюгема, Галилей не извлек из общих законов равновесия "величину давления, оказываемого жидкостью на стенки содержащего ее сосуда".

Г. Галилей
Г. Галилей

Паскаль систематизировал результаты своих предшественников и обогатил гидростатику рядом оригинальных доказательств и положений. В 1653 году он написал (опубликованный лишь посмертно в 1663 году) "Трактат о равновесии жидкостей", в котором подходил к установлению закона распределения давления в жидкостях следующим образом: если прикрепить к стене несколько сосудов разной формы (обычный, наклонный, узкий, широкий и т. д.) с одинаковыми отверстиями на их дне и наполнить эти сосуды водой до одной высоты, то давление воды на дно будет во всех сосудах одинаковым, и для удержания пробок необходима равная сила, несмотря на разное количество и вес воды в сосудах. Причина явления состоит в том, что "вода имеет одинаковую высоту во всех сосудах, и мерой указанной силы является вес воды, содержащейся в первом сосуде, однородном по своей форме. И если это количество воды весит сто фунтов, то нужна сила в сто фунтов, чтобы удержать каждую из пробок, даже и у пятого сосуда, хотя вода, заключенная в нем, не весит и одной унции".

Иллюстрации к 'Трактату о равновесии жидкостей'
Иллюстрации к 'Трактату о равновесии жидкостей'

Для проверки данного утверждения Паскаль проводит очень эффектный опыт, поражавший его современников и до сих пор удивляющий как детей, так и взрослых. Он закрывает отверстие пятого сосуда соответствующим куском дерева, "обернутым прядью, как поршень насоса" (поршень входит в отверстие и проходит через него, не застревая и в то же время, не препятствуя выходу воды). Затем к середине поршня прикрепляется нитка, которая проходит через узкую трубку и привязывается к одному плечу коромысла весов (на другое плечо вешается груз в сто фунтов). "Тогда мы увидим полное равновесие этого груза в сто фунтов с водой в узкой трубке, которая весит одну унцию. Если же хоть немного уменьшить груз в сто фунтов, то вода опустит поршень, а, следовательно, и то плечо коромысла весов, к которому он прикреплен, и поднимет то, на котором висит груз немного менее ста фунтов. Если же эта вода замерзнет, а лед не пристынет к сосуду, то, чтобы удержать его в равновесии, достаточно будет иметь на другом плече коромысла весов всего, лишь одну унцию. Если же приблизить к сосуду огонь и растопить лед, то понадобятся уже сто фунтов, чтобы уравновесить тяжесть этого льда, расплавленного в воду, хотя мы располагаем всего только одной унцией ее".

То же самое, писал Паскаль, наблюдается и тогда, когда отверстия, закрываемые пробками, находятся сбоку или в верхней части сосуда. При повышении или понижении уровня воды сила, действующая на пробку, соответственно пропорционально увеличивается или уменьшается. "Отсюда видно, - подытоживал Блез первую главу, - что сила, нужная для того, чтобы воспрепятствовать воде вытекать из отверстия, пропорциональна высоте стояния воды, а не ширине сосуда, и что мерой этой силы всегда является вес воды, заключающейся в колонке ее, с высотой, равной высоте стояния воды, и основанием, равным величине отверстия. То, что я сказал о воде, относится и ко всем другим видам жидкостей".

Во второй главе трактата, названной "Почему жидкости имеют вес, соответствующий высоте их стояния", Паскаль стремится более всесторонне объяснить приводимые им примеры и показать причину того, как "тонкий столбик воды может удерживать в равновесии большой груз". Если, писал он, наполненный водой сосуд имеет два отверстия (одно из них в сто раз больше другого), закрытые точно пригнанными поршнями, то один человек, давящий на малый поршень, уравновешивает силу ста человек, давящих на большой поршень. Поэтому силы, приложенные к поршням, будут всегда уравновешивать друг друга, если они будут относиться между собой, как площади этих поршней или закрываемых ими отверстий. "Отсюда следует, что сосуд, наполненный водою, является новым принципом механики и новой машиной для увеличения сил в желаемой степени, потому, что с помощью этого средства человек сможет поднять любую предложенную ему тяжесть". Так оформилась идея гидравлического пресса.

Постепенно переходя ко все большим обобщениям, Паскаль связал действие этой новой гидравлической машины, предназначенной для увеличения сил, с законами, проявляющимися в работе известных машин и механизмов и с общемеханическим принципом возможных перемещений. "Надо признать, - писал он, - что в этой новой машине проявляется тот же постоянный закон, который наблюдается и во всех прежних, как-то: рычаге, блоке, бесконечном винте и т. д., и который заключается в том, что путь увеличивается в той же пропорции, как и сила. Ибо очевидно, что если одно из этих отверстий в сто раз больше другого, то человек, давящий на малый поршень и опускающий его на дюйм, вытолкнет другой поршень лишь на одну сотую часть дюйма. В самом деле, этот толчок происходит вследствие непрерывности воды, соединяющей один поршень с другим и обусловливающей то, что один поршень не может двигаться, не толкая другого; поэтому, когда малый поршень продвинется на один дюйм, то вода, которую он вытеснит, встретит, толкая другой поршень, отверстие в сто раз большее и займет по высоте лишь сотую часть дюйма. Таким образом, путь относится к пути, как сила к силе".

В результате своих исследований и обобщений Паскаль установил один из основных законов гидростатики, который носит его имя и заключается в том, что при действии поверхностных сил давление во всех точках внутри жидкости одинаково. Этот закон вот уже три столетия известен каждому человеку, знакомому со школьным учебником элементарной физики. "Трактат о равновесии жидкостей" по ясности изложения, способу постановки и убедительности приводимых опытов является классическим среди физических сочинений XVII века. С этим трактатом, пишет известный французский философ Бруншвиг, "гидростатика достигает самой высокой степени совершенства, на которую может претендовать в науке точный разум".

16

Основные положения "Трактата о равновесии жидкостей" были использованы в другом его сочинении - "Трактате о весе массы воздуха", который был опубликован одновременно с первым и в котором устанавливалась непосредственная связь между давлением жидкостей и газов, что видно из начальных положений этого трактата:

"...2. Подобно тому, как масса морской воды давит своим весом на часть земли, образующую основание моря, и давила бы своим весом на всю поверхность земли, если бы она окружала всю землю, а не только часть ее, и масса воздуха, окружающая всю землю, давит своим весом на все ее части.

3. Подобно тому, как дно сосуда, содержащего воду, испытывает большее давление со стороны веса воды, когда сосуд наполнен ею сполна, а не наполовину, и вообще тем большее давление, чем выше уровень воды, и возвышенные места, например вершины гор, не испытывают такого давления веса массы воздуха, как места низменные, например долины...

4. Подобно тому, как тела, находящиеся в воде, подвергаются со всех сторон давлению веса воды, находящейся над ними, что мы доказали в "Трактате о равновесии жидкостей", и тела, расположенные в воздухе, подвергаются со всех сторон давлению массы воздуха, находящегося вокруг них.

5. Подобно тому, как животные в воде не ощущают ее веса, так и мы не ощущаем веса воздуха по той же причине. И как из того, что мы не ощущаем веса воды, когда в нее погружены, нельзя заключить, что она не имеет веса, так те нельзя сделать вывода об отсутствии веса у воздуха из того, что мы его не чувствуем. Причину этого явления мы показали в "Трактате о равновесии жидкостей".

Объяснив, что в воздухе давление передается по тем же законам, что и в воде, Паскаль привел примеры многочисленных процессов, которые ошибочно объяснялись "боязнью пустоты" и истинная причина которых заключена в тяжести воздуха. Поднятие воды в насосах, сифонах, шприцах, трудность отделения друг от друга двух полированных тел, притяжение воздуха при дыхании, вздутие той части тела, на которую ставят банки, и т. д. - все эти явления вызваны давлением внешнего воздуха. А вот еще один пример такого рода - в нем цепкая наблюдательность Паскаля-естествоиспытателя соседствует с живым человеческим участием к сокровенным проявлениям бытия: "Когда ребенок схватывает ртом сосок груди своей кормилицы, он притягивает молоко, потому что грудь сдавлена со всех сторон весом окружающего воздуха, за исключением той части, которая находится во рту ребенка; вот почему, как только мускулы дыхания образуют больший объем в теле ребенка... и ничто не трогает сосок, внешний воздух, имеющий большую силу и сжимающий грудь, гонит молоко через это отверстие, где сопротивление меньше: это так же неизбежно и естественно, как и то, что молоко вытекает, если сдавливать грудь руками".

В заключение, которое завершало оба трактата, Паскаль писал, что эксперименты являются тем истинным учителем, за которым надо следовать в физике, и что все толкования Аристотеля и его комментаторов не могут опровергнуть результатов "опыта на горе". Отныне, напоминал он еще раз, навсегда установлено: природа никакой "боязни пустоты" не имеет, и все явления, приписываемые до сих пор этой воображаемой причине, объясняются тяжестью массы воздуха.

Так был пройден Паскалем путь от "трубки Торричелли", от простого повторения "итальянского эксперимента" до развенчания одной из самых существенных аксиом перипатетической физики, до формулирования основополагающих законов гидростатики. По этому пути Блез шел с осторожной уверенностью, нагнетая все новые факты, не довольствуясь предвзятыми суждениями, априорными системами. Его конкретному уму требовались не воздушные замки отвлеченных гипотез, а многочисленные и разнообразные опыты, подтверждающие рационально обоснованное мнение. Он не мог сделать того или иного вывода, если этому мнению противоречил хотя бы один факт. Поэтому, не жалея здоровья, труда и денег, Паскаль неустанно и искусно экспериментировал. Но и голой эмпирии экспериментов ему было недостаточно для обобщающих заключений. Среди них нужно было выбрать решающие опыты, которые нельзя было бы совершенно опровергнуть с точки зрения рациональных оснований и количественных критериев. И лишь после этого медленного и постепенного процесса Блез считал возможным перейти к формулировке окончательных законов, их распространению на смежные области исследования, к обобщениям общефилософского толка. "Эта крайняя осторожность в установке фактов, - пишет один из современных исследователей творчества Паскаля, - и эта колоссальная смелость в заключениях, которые он выводил из них, являются характерными свойствами гения Паскаля и отличают его творчество среди всех других".

Атмосфера экспериментов и дискуссий, связанных с понятием пустоты, навела Паскаля на более общие размышления о разделении всех наук на природные и исторические и о роли авторитета в той и другой области. Свои мысли по этим вопросам он изложил в предисловии так и не опубликованного "Трактата о пустоте". В истории, юриспруденции, языкознании и т. д. основным источником наших знаний являются книги и, следовательно, авторитет их авторов. Особое значение этот авторитет приобретает в теологии - там он неотделим от сверхприродной и сверхразумной истины, которую мы можем знать только через авторитет священных книг. И всякие новации в этой области, не содержащиеся в священных книгах, вредны для теологии и искажают действительный порядок наук. По-иному обстоит дело с математикой, физикой, медициной и другими науками, обращающимися к непосредственному опыту и рассуждению. Предмет подобных наук пропорционален разуму, и разум может проявить в них свою бесконечную свободу и неистощимую плодовитость, невзирая ни на какие авторитеты.

В природоведении надо использовать древних авторов не как цель, а как средство - трамплин для более новых знаний. Точно так же, по мнению Паскаля, поступали и они сами по отношению к своим предшественникам, точно так же будут поступать по отношению к нам и наши потомки. Хотя природа всегда равна самой себе, она никогда не выдает своих секретов полностью, открываясь лишь постепенно от поколения к поколению с увеличением опытов. Паскаль сравнивает общий прогресс естествознания с развитием отдельного человека. Как человек в начале своей жизни находится в естественном неведении, но, беспрестанно обучаясь с помощью собственного опыта и опыта своих предшественников, продвигается вперед в познании окружающего мира, так и все человечество прогрессирует по мере старения мира. И теперешние люди, писал Паскаль, как бы находятся в таком состоянии, в каком находились бы древние философы, если бы они могли стареть до настоящего времени, прибавляя к имевшимся у них знаниям те, которые они обрели бы в последующие века. "Таким образом, вся последовательность людей в течение всех веков должна рассматриваться как один человек, всегда существующий и постоянно узнающий".

Идея самодостаточного и безостановочного научного прогресса естественно вытекает из духа нового естествознания и собственных физических занятий Паскаля. Бесконечность вселенной своеобразно оформляется бесконечностью прогресса, познания и старения. Прогресс этот относится исключительно к сфере накопления знаний и никак не соотносится с моральным совершенствованием человека, его внутренним духовным развитием.

Ситуация подобного нейтралитета нравственности по отношению к научному творчеству неизбежно должна была привести в исторической перспективе к частичному поглощению этики наукой. Так, например, "временные правила морали" Декарта носят скорее вспомогательный, защитный характер (его излюбленным девизом были слова "Vixit bene qui bene latuit"1), служат для спокойного разыскания истины, отождествляемой им с научной деятельностью. Философ считал, что сама эта деятельность может позволить в будущем построить мораль на основе строго научной закономерности.

1 (Хорошо прожил тот, кто хорошо укрылся (латин.).)

Уже в конце XVII века стремление отождествить материальный прогресс с нравственным, растворить этику в науке достаточно четко было выражено известным популяризатором нового естествознания и завсегдатаем парижских салонов Фонтенелем. Точное знание, писал Фонтенель, должно способствовать в последующих столетиях изобретению быстрых и мощных машин, облегчающих труд человека и позволяющих увеличивать "наши богатства, то есть удобства и комфорт"; наступит время, когда человек поднимется в небо и "однажды достигнет луны", а постоянно накапливающиеся сведения приведут к полноте познания всей природы. Ученый же, использующий в своей деятельности тонкие расчеты и разумные комбинации, по мысли Фонтенеля, выше принцев и государей; именно он будет направлять политику и руководить людьми, а "истинная физика должна стать чем-то вроде теологии".

Такова была перспектива, намеченная в XVII веке. Паскаль, стоявший у ее начала, пошел, тем не менее, по иному пути.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




ИНТЕРЕСНО:

Многомерный математический мир… в вашей голове

В школах Великобритании введут китайские учебники математики

Найдено самое длинное простое число Мерсенна, состоящее из 22 миллионов цифр

Как математик помог биологам совершить важное открытие

Математические модели помогут хирургам

Почему в математике чаще преуспевают юноши

Физики-практики откровенно не любят математику

В индийской рукописи нашли первое в истории упоминание ноля

Вавилонская глиняная табличка оказалась древнейшей «тригонометрической таблицей» в мире

Ученые рассказали о важной роли игр с пальцами в обучении детей математике
Пользовательского поиска

© Злыгостев Алексей Сергеевич, статьи, подборка материалов, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://mathemlib.ru/ 'MathemLib.ru: Математическая библиотека'
Рейтинг@Mail.ru