Текст книги "Паскаль"

Автор книги: Борис Тарасов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 28 страниц)

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».

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.

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.

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».

15

В 1651 – 1653 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».

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 жидкостям 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».

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 же 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 бесконечность 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»[11]11
  Хорошо прожил тот, кто хорошо укрылся (лат.).


[Закрыть]), 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.

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 увеличить «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.