Книга: Чем мир держится?

Догадки. Аристотель и многие другие

Догадки. Аристотель и многие другие

«Лицом к лицу лица не увидать», — сказал поэт.

Человечество же всегда стояло лицом к лицу с тяготением. Оно было слишком близко, обыденно, повседневно. К нему настолько привыкли, что не замечали.

Оказалось легче и проще догадаться, что Земля — шар (кстати, одним из веских доводов против этого в течение двух тысяч лет считался вопрос, почему с Земли тогда не падают люди, живущие на «нижней стороне» такого шара?), чем обнаружить земное притяжение.

Мы восхищаемся гением древних греков, но как странно звучит сегодня предположение вёликого Платона о том, будто твердые тела падают на землю, а вода из облаков вливается в ручьи, реки и моря потому, что «подобное стремится к подобному». И все-таки это великолепная догадка, поскольку Платон сформулировал мысль о взаимном притяжении тел, пусть и видел он это притяжение не там и трактовал его неверно.

На первый взгляд кажется чрезвычайно огорчительной история взаимоотношений с тяготением величайшего ученого древности Аристотеля. Создастся впечатление, что этот творец двадцати наук — от логики до метеорологии, мудрейший из мудрых, человек, которого обычно включают в список десяти ученых, больше всего сделавших для человечества, тут ошибался чуть ли нс на каждом шагу, словно не мог разобраться в элементарных вещах. Вот, например, одна цитата: «Падение массы золота, или свинца, или какого-нибудь другого тела происходит тем быстрее, чем больше его размер». Это утверждение Аристотеля, как и некоторые другие, принималось потомками на веру две тысячи лет!

Что это — абсолютное отсутствие наблюдательности у гения? Конечно, нет. Не случайно же такое «отсутствие наблюдательности» проявляли ученые на протяжении еще девятнадцати веков. И совсем не только потому, что они находились в рабском подчинении авторитету Аристотеля — подчинении, заведомо отвергавшем всякую проверку утверждений древнего философа. Ведь его выводы проверяли, и кто! — например, сам Леонардо да Винчи. Великий художник и ученый бросал тела разного веса и пришел к тому же итогу: скорость падения зависит от веса тела.

В чем же здесь дело? Тут нужно искать причины прежде всего исторического характера. Древние еще не умели, по-видимому, вкладывать точный количественный смысл в понятия «быстрее» и «медленнее». Тяжелые тела действительно падали быстрее легких, а насколько именно — поди измерь… Число стало главным героем научных сражений лишь с приходом в науку Ньютона. Ведь даже Галилей далеко не всегда придавал численным определениям должное значение.

И все-таки Аристотель, даже допуская одну из самых поразительных своих «ошибок», мимоходом, обосновывая неверный вывод, знакомит нас с одним из своих самых поразительных научных прозрений. Он считал, что разная скорость падения тел объясняется их разной тяжестью и сопротивлением среды, в которой происходит падение. В пустоте все тела — тяжелые и легкие — падали бы одинаково быстро. Для Аристотеля это блестящее обобщение — тот самый прием, который в геометрии называется приведением к абсурду. Ведь пустоты, по мнению философа, в природе не только нет, по и быть не может. Природа боится пустоты. Значит, не могут тела тяжелые и легкие падать с одной и той же скоростью…

Словом, на ошибках ученых прошлого можно изучать не только и даже не столько психологические тонкости индивидуального познания, но и исторические особенности мышления целых эпох.

Одной из важнейших дат в истории физики считается по нраву 365 год до н. э. В этом году девятнадцатилетний Аристотель — впервые в мире — отметил, что свободное падение тел представляет собой ускоренное движение.

Касаясь причины того, почему предметы падают на землю, а пар поднимается к небу, Аристотель с его стремлением к «устроению» строгого и точного миропорядка давал (вслед за Платоном) этому простое объяснение. В мироздании всему отведено свое место. Планетам — круговые орбиты. А тяжелым телам — центр мира. И если что-то даже находится «не на своем месте», то оно во всяком случае стремится его занять.

Аристотель не был первым, кто задумался над тем, почему тяжелые тела падают на землю. Но его фигура олицетворяет для нас науку Древней Греции, его догадки, достижения и ошибки характерны для целой эпохи. Поэтому разговор о том, как началась наука о тяготении, естественно все-таки начать с рассказа об этом ученом.

Аристотель считался прямым потомком бога. Асклепий, бог исцелитель, покровитель медицины и врачей, хранитель здоровья — отличный божественный предок. В длинной линии поименно перечисляемых его потомков — Аристотель. Но вопреки традиции врачом Аристотель не стал, хотя его прадед, дед и отец занимали почетные и доходные должности придворных врачей македонских владык. Он получил признание еще при жизни, более того — в относительно молодые годы, и получил полной мерой. Филипп Македонский, недавний пациент и покровитель отца Аристотеля, пригласил ученого, которому тогда было сорок с небольшим, в учители к своему сыну Александру. И написал, мол, не тем он счастлив, что есть у него сын Александр, а тем, что может этот сын учиться у Аристотеля. Плата за уроки была поистине царской. Восстановил македонский царь Стагиру, родной город Аристотеля, взятый незадолго до того штурмом и разрушенный, и собрал в него прежних жителей, большую часть которых пришлось для этого выкупить из рабства.

Но главным занятием Аристотеля было не обучение царевичей, а создание новых наук. Можно даже сказать: Науки — с большой буквы.

Не мог он не высказаться и о тяготении. И о движении тоже (а мы увидим дальше, как тесно связаны природой эти два понятия), Аристотель полагал, что тело движется, пока на него влияет какая-то сила. Перестанет она действовать — тело остановится. Как просто! Но не надо сразу смеяться. Хорошо нам — после Галилея и Ньютона. Альберт Эйнштейн не осуждал гениального грека. В книге «Эволюция физики», написанной совместно Эйнштейном и Инфельдом, так я говорится, что это положение Аристотеля, по существу, отвечает обычному житейскому опыту.

Закон инерции, кажущийся нам сейчас очевидным, нельзя было, с точки зрения авторов «Эволюции физики», просто и прямо вывести из реальных обыденных событий. Тут требовалась высокая степень абстрактного мышления. Чтобы достигнуть ее, человечеству пришлось дожидаться появления сначала Галилея, а потом Ньютона. А для IV века до н. э. то, что можно назвать «Законом Аристотеля», было, выходит, вполне допустимым обобщением. Неверным? Да нет, верным — по крайней мере на первый взгляд, даже на первый взгляд настоящего ученого — кто посмеет сказать, что Аристотель им не был?

Греки ведь не знали быстродвижущихся тел, если не считать, конечно, стрелы, пущенной из лука, или камня, брошенного пращой. А кроме того, как уже говорилось, у греков не было точного количественного подхода к скорости.

Аристотель видел, что колесница останавливается, когда останавливается впряженный в нее конь. И подталкиваемый камень перестает двигаться, стоит рабу присесть отдохнуть. Он сделал обобщение, вывел закон— и хорошо еще, что этот закон, раз он неправильный, был так «легко» опровергнут через две тысячи лет.

Аристотель стоял на рубеже двух эпох. Он замыкал цепь великих древнегреческих угадывателей тайн природы. Он открывал блестящий ряд ученых, которые не только делали открытия, по и систематизировали знания, накопленные наукой до них, искали и находили новые пути к истине. Демокрит и Эмпедокл до него, Евклид и Архимед после него — эти имена хорошо характеризуют место Аристотеля в античной науке. Он был первым великим систематизатором в истории науки и тем самым, как бы странно это ни казалось на первый взгляд, положил конец великим догадкам древних греков.

Галилей разрушил аристотелево представление о движении и падении тел. Ньютон окончательно разделался с идеей о стремлении тяжелых тел к «центру Вселенной». Можно было бы перечислять и перечислять имена физиков, биологов, медиков, опровергнувших то или иное утверждение древнего философа, но каков же был вклад в науку человека, для одного лишь исправления ошибок которого потребовались усилия стольких гениев!

Смерть воспитанника Аристотеля — великого завоевателя Александра Македонского обернулась для воспитателя трагедиен. Освободившиеся от страха перед грозным тираном афиняне видели в Аристотеле прежде всего его приближенного. Философу пришлось бежать из Афин, чтобы, по собственному выражению, избавить город от нового прегрешения перед философией — первым прегрешением Афин перед ней было осуждение на смерть Сократа.

А вскоре ученый умер… Возможно, утопился. Возможно, потому, что не смог пережить гонений. Его смерть родила прекрасную легенду.

…Блистательный военный поход Александра Македонского был одновременно самой грандиозной научной экспедицией. По рассказу древнеримского историка Плиния, несколько тысяч людей при армии Македонца специально занимались поиском животных, поскольку учитель Александра Аристотель как раз в это время работал над своей «Историей животных». Жадно встречал Аристотель известия, приносимые возвращавшимися из походов греками, сообщения о странных камнях, растениях, животных, необычных природных явлениях. Много интересного узнавал великий ученый, но самые поразительные новости принесли воины, побывавшие на побережье Индийского океана. Они свидетельствовали, что там дважды в сутки морская вода поднимается на много локтей и идет на сушу, чтобы через несколько часов отступить. Иначе говоря, Аристотелю описали приливы и отливы.

В Средиземном море приливы и отливы настолько незначительны, что греки на них попросту не обращали внимания, не замечали их — может быть, еще и потому, что привыкли. Поэтому индийские новости потрясли Аристотеля. Как и подобало настоящему ученому, Аристотель стал искать причину, по которой происходят приливы и отливы. Не смог найти ее. И от отчаяния якобы бросился в море.

Уж такая-то легенда говорит о характере своего героя больше, чем многие правдивые истории. Счастлив ученый, предполагаемое самоубийство которого современники приписывали не личным несчастьям и не политическим гонениям, а великой страсти к науке.

Древние называли морские приливы «могилой человеческого любопытства». Кто первый понял, точнее сказать— подметил, что приливы как-то связаны с Луною, точно неизвестно. Для римлян I века до н. э. это была уже настолько тривиальная истина, что Юлий Цезарь мимоходом поминает о ней в своих «Записках о Галльской войне». А понять было нелегко, потому что даже семнадцать веков спустя Галилей считал идею о Луне, управляющей приливами, глупейшим предрассудком. Впрочем, и противник Галилея в этом вопросе, Кеплер, мог ссылаться для объяснения только на особую власть Луны над водой.

Замечательно утверждение историка Плутарха: «Луна упала бы на землю как камень, чуть только уничтожилась бы сила ее полета». Под такой фразой подпишется любой физик нашего времени.

И все-таки преувеличивать значение даже столь блестящих догадок не стоит.

Древняя Греция была богата мыслителями, каждый из которых оставил после себя множество идей.

Среди тысяч противоречащих друг другу формулировок не могут не найтись совпадающие с теми, к которым пришла современная наука. А на те, что не совпадают, мы просто не обращаем внимания — ведь это неинтересно. Было бы чрезвычайно любопытно провести детальный анализ, чтобы более или менее точно определить, какая доля догадок древних греков основывается на том, что можно назвать научным предвидением, а какая представляет собой просто «случайные попадания».

А порою мы вкладываем в отрывочные фразы гениев прошлого смысл, который поразил бы самих авторов этих фраз.

В средние века догадки становятся, в общем, определеннее и точнее.

Шотландец Иоанн Скот Эригена в IX веке полагал, что по мере удаления от Земли тяжелые тела должны становиться легче.

Англичанин Аделяр из старинного города Бата тремя веками позже прямо написал, что если в Земле вырыть колодец огромной глубины и бросить в него камень, то в центре Земли камень остановится и дальше не полетит. Вот для сравнения цитата из «Занимательной физики» Я. И. Перельмана: «…с углублением в землю тела не увеличиваются в весе, а напротив, уменьшаются. Объясняется это тем, что в таком случае притягивающие частицы земли расположены уже не по одну сторону тела, а по разные его стороны… Достигнув центра Земли, тело совсем утратит вес, сделается невесомым, так как окружающие частицы влекут его там во все стороны с одинаковой силой».

Насколько мы можем судить, Аделяр тут исходит из общих представлений древних о шаре как идеальной и исключительной геометрической форме.

Роджер Бэкон, самая, быть может, поразительная личность в истории европейской науки, во всяком случае между античностью и Возрождением, объяснил падение тел силой притяжения, направленной к центру Земли. Как просто и ясно это положение сегодня! Но тогда для такой четкой формулировки понадобился гениальный ум, кроме всего прочего, предвидевший такие открытия будущего, как колесницы, движущиеся без лошадей, корабли, не нуждающиеся в гребцах и парусах, наконец летательные машины.

Итальянский писатель и медик Джироламо Фракасторо заявляет в 1538 году, что все тела притягиваются.

Великий исследователь магнетизма Вильям Гильберт, лейбмедик королевы Елизаветы Английской, считал землю гигантским магнитом, притягивающим все мелкие тела. Это была, пожалуй, первая попытка найти общие корпи магнетизма и гравитации — первая из серии попыток, не прекращающихся и по сей день.

Некоторые востоковеды полагают, что к открытию закона всемирного тяготения в XII веке довольно близко подошел замечательный ученый и поэт Анвари (Энвери). Ему помешал, увы, слишком трезвый расчет, который увел его из науки в поэзию. Оборванный и голодный ученый как-то встретил на городской улице роскошно одетого всадника на прекрасном коне и с удивлением узнал, что это придворный поэт. Анвари тогда оставил науку ради почестей и богатств, которые сулила карьера поэта. Но кончил он свою жизнь все равно в нищете, хотя его стихи издают до сих пор, а песни на его слова и поныне поют в Таджикистане и Иране. Анвари менее известен, чем Фирдоуси и Саади, но вместе с ними его причисляют к «трем пророкам» персидской поэзии. И все-таки этот человек написал: «Враг души моей стихи — я их так лелеял. О, правоверные, горе лелеять врага!»

Догадки о существовании тяготения, родившиеся до конца XVI века, не образуют стройной системы. Нельзя построить, расположив их в хронологическом порядке, лестницы, по ступеням которой познание в этой конкретной области двигалось бы от Аристотеля к Галилею. Чтобы превратить здесь отдельные «провидения» в доказанные законы, человечеству нужно было предварительно получить, так сказать, общее среднее образование: накопить достаточно сведений астрономических и физических, освоить систематические знания по математике, обучиться на новом уровне философии и логике…

Открытия средневековья и Возрождения во многих отраслях науки подготовили тот прорыв физики вперед, который оказался связан прежде всего с исследованием проблем тяготения.