Научная революция XVII века - Владимир Кирсанов

Затем сразу же Декарт приступает к изложению законов, которым должны подчиняться взаимодействия частиц материи; он их называет правилами. Итак,

«Первое правило состоит в том, что каждая часть материи по отдельности всегда продолжает оставаться в одном и том же состоянии до тех пор, пока встреча с другими частями не вызовет изменений этого состояния».

Это правило вроде бы и не похоже на закон механики, в действительности оно им и не является — это некое общее философское положение. Но посмотрим, как далее Декарт его детализирует и делает из него конкретные выводы:

«Иными словами: если частица обладает некоторой величиной, то она никогда не сделается меньшей, пока ее не разделят другие частицы; если эта частица кругла или четырехугольна, она никогда не изменит этой фигуры, не будучи вынуждена к этому другими...»

И наконец, замечательное утверждение:

«Если она (частица) остановилась в каком-нибудь месте, она не покинет его до тех пор, пока другие ее оттуда не вытолкнут; и если она начала однажды двигаться, то продолжает это движение постоянно и с равной силой до тех пор, пока другие ее не остановят или не замедлят ее движения» [7, с 167].

Это утверждение замечательно не только потому, что представляет собой отчетливое выражение закона инерции, оно замечательно потому, что вкладывает в него новый смысл. Новый смысл возникает в результате введения термина «состояние» и его одинакового использования и для случая покоя, и для случая движения. Суть использования термина «состояние» означает для Декарта то, что покой и движение имеют по отношению к объяснению одинаковый статус, и если состояние покоя, в котором тело продолжает пребывать как угодно долго, не нуждается в объяснении, то точно так же и состояние движения, длящееся бесконечно долго, не должно в нем нуждаться. Причем надо отметить, что использование этого слова — не случайное совпадение: на следующих двух страницах трактата Декарт подробно объясняет свою точку зрения, специально подчеркивая равносильность этих двух состояний: «Каждому из своих движений философы приписывают бытие более прочное и истинное, нежели покою, который, как они говорят, не является бытием, а есть небытие. Я же думаю, что покой является качеством, которое нужно приписывать материи, находящейся на одном и том же месте, и что в этом смысле покой не отличается от движения, т. е. качества, которое нужно приписывать материи тогда, когда она меняет свое место» [7, с. 169].

Говоря о движении, Декарт отвергает его аристотелевское определение, включающее, как мы помним, возникновение и уничтожение, сгущение и разрежение, увеличение и уменьшение интенсивности и т. д., утверждая, что движение «заключается в том, что тела переходят из одного места в другое, последовательно занимая все пространства, которые находятся между этими местами». Он полагает, что движение является такой же характеристикой материальных тел, какой являются форма тела или его размеры. Именно поэтому оно должно сохранять свою первоначальную величину, точно так же как четырехугольная частица сохраняет свою четырехугольную форму. Для Аристотеля и средневековых ученых движение составляло достаточно широкое понятие, сводящееся к актуализации потенциальной возможности. Для Декарта, закладывающего основы механики, такая постановка проблемы нелепа, ибо тогда весь его замысел обречен на провал. Поэтому для него движение как actus entis in potentia (акт вещи в потенции) Оккама ничего значить не может.

Возвращаясь к формулировке закона инерции Декарта, можно отметить, что у него не сказано, какую форму примет траектория движения — прямолинейную, криволинейную или какую-либо другую. Мы помним, что в этом пункте у Галилея имелись неясности, и он склонялся скорее к тому, что траектория инерционного движения будет окружностью, а если и высказывался относительно прямолинейного движения по инерции, то никак не увязывал это свое высказывание с первоначальным.

Декарт в этом пункте абсолютно определенен, правда, он высказывается относительно формы траектории несколько позднее, но сути дела это не меняет. Здесь он снова апеллирует к неизменности Бога: «...только Бог является творцом всех существующих в мире движений, поскольку они существуют и поскольку прямолинейны. Однако различные положения материи делают эти движения неправильными и кривыми» [7, с. 176].

Более отчетливую формулировку закона инерции мы находим в «Началах философии», опубликованных спустя почти пятнадцать лет после написания Декартом трактата «Мир». В «Началах» он уже прямо называет свои правила законами природы. Его первый закон совпадает с первым правилом из трактата, а второй гласит: «Всякое движущееся тело стремится продолжать свое движение по прямой», причем он подчеркивает: «каждая частица материи стремится продолжать дальнейшее движение не по кривой, а исключительно по прямой, хотя некоторые из этих частиц часто бывают вынуждены от нее отклоняться, встречаясь на своем пути с другими частицами...» [2, с. 487].

Итак, закон инерции содержится у Декарта в полном объеме, и, по-видимому, лишь полемическая запальчивость Ньютона удержала его от того, чтобы воздать должное Декарту в своих «Началах»[14]. Но как бы то ни было, заслуга открытия первого закона Ньютона принадлежит Декарту.

Изложив закон инерции в двух правилах трактата «Мир», Декарт возвращается к истоку этих законов и формулирует свое первоначальное положение в механических терминах, что трансформирует его в закон сохранения количества движения (укажем при этом, что под количеством движения Декарт понимал произведение количества материи на скорость, хотя у него и не было ясного представления о массе): «Эти два правила с очевидностью следуют из одного того, что Бог неизменен и что, действуя всегда одинаковым образом, он производит всегда одно и то же действие. Предположив, что с самого момента творения он вложил во всю материю определенное количество движения, мы должны либо признать, что он всегда сохраняет его в таких же размерах, либо отказаться от мысли, что он действует всегда одинаковым образом» [7, с. 178].

Еще более детальное механическое объяснение закона сохранения количества движения дается в письме 1639 г.: «Я принимаю,— пишет Декарт,— что во всей созданной материи есть известное количество движения, которое никогда не уменьшается, не увеличивается, и, таким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает. Так, если камень падает с высокого места на землю, то в случае, когда он не отскакивает, а останавливается, я допускаю, что он колеблет землю и передает ей свое движение. Но так как часть земли, приведенная в движение, содержит в себе в тысячу, например, раз более материи, чем сколько заключается в камне, то, передав ей свое движение, он может сообщить только в тысячу раз меньшую скорость» [8, III, с. 465].

Введение понятия количества движения mv, как мы видим, тоже обязано Декарту, хотя этот факт часто замалчивался творцами новой науки, и в первую очередь Ньютоном, который хотя и широко им пользовался, но ни разу не упомянул о его картезианском происхождении; впрочем, нелишне здесь напомнить о том, что Ньютон отвергал представление о сохранении количества движения. Вообще, идея о существовании законов сохранения имеет наиболее прочные корни во французской науке (в этом смысле Гюйгенс ее прямой наследник), а система Ньютона, как бы внушительна и плодотворна она ни была, испытывает в ней ощутимый недостаток. Заслуга XVIII в. в том и состояла, что механика Ньютона была существенным образом переформулирована (на языке бесконечно малых) и дополнена, причем законы сохранения явились одним из важнейших дополнений.

Можно не сомневаться в том, что открытие Декартом двух фундаментальных физических законов — закона инерции и закона сохранения количества движения — оказало сильнейшее влияние на все последующее развитие науки, важность этого события трудно переоценить, даже имея в виду неправильную теорию удара, выведенную Декартом на основе этих законов. Как интересно отмечает А. Койре, представление о полной онтологической эквивалентности покоя и движения привело Декарта к неправдоподобной трактовке покоя как сопротивления (антидвижения) и заставило его приписать телу в состоянии покоя некую силу сопротивления (количество покоя), аналогичную и противоположную движущей силе тела (количеству движения), находящегося в движении. Койре говорит, что, именно исходя из такого представления, Декарт со всей присущей ему логикой выводит абсолютно неверный закон удара, согласно которому, с какой бы скоростью ни двигалось меньшее тело, оно не способно привести в движение большее тело, поскольку оно не может преодолеть значительно большую силу его сопротивления [9, с. 219].