Этюды о Галилее

Введение

Закон свободного падения тел, первый из законов классической физики, был сформулирован Галилеем в 1604 году177. Пятнадцать лет спустя, в 1619-м, этот закон переоткрыл Бекман178. Правда, Бекман достиг этого не в одиночку. Он был неплохим физиком, но весьма посредственным математиком179, поэтому ему пришлось обратиться за помощью к Декарту: именно ему Бекман предложил подумать над проблемой интегрального исчисления, которую сам он не мог разрешить. И все же было бы ошибочным сводить роль Бекмана лишь к случайному обстоятельству, приписывая Декарту всю славу первооткрывателя. Роль Бекмана в действительности была куда более значительной. Он не только сформулировал проблему, но также подсказал Декарту принцип ее решения; в конце концов, именно Бекман, неправильно интерпретировав ответ Декарта, предложил правильную формулировку закона свободного падения (причем представив это как результат, достигнутый Декартом). Ту же самую формулу пятнадцатью годами ранее нашел Галилей.

Декарт действительно ошибся, отвечая на вопрос Бекмана. Формула, которую он предложил, была неправильной. Но, как ни странно, совершенная им ошибка повторяла, вернее, дополняла ошибку Галилея, совершенную за пятнадцать лет до этого. Ведь Галилей тоже ошибся180.

Совпадения такого рода нередки в истории научной мысли. Возникают одни и те же идеи, происходят одни и те же открытия – почти в одно и то же время в разных уголках мира, благодаря совершенно разным умам. Всем нам известны споры за звание первооткрывателя… и все мы согласимся с тем, что подобного рода загадочные стечения обстоятельств представляют огромный интерес для историка науки.

Между тем ни одно из таких «совпадений», даже наиболее известные среди них (например, изобретение Ньютоном и Лейбницем исчисления бесконечно малых или открытие принципа энтропии Карно и Клаузиусом), не кажется настолько занимательным, как двойное совпадение, связывающее Галилея и Бекмана – Декарта, ведь это единственный случай, где вместо совпадения в истине мы обнаруживаем совпадение в заблуждении.

Закон свободного падения тел чрезвычайно важен, ведь это фундаментальный закон классической динамики181. В то же время это очень простой закон, который полностью исчерпывается простым определением: свободное падение тела – это равномерно ускоренное движение182.

И все же, выводя этот закон, настолько простой, что в наши дни его с ходу могут понять даже дети, Декарт и Галилей ошиблись. Чем объясняется их ошибка? Историки, изучающие Галилея (как и исследователи творчества Декарта), как правило, не уделяют этому досадному обстоятельству особого внимания. Что, впрочем, вполне объяснимо. Всякий историк, в особенности биограф, – немножко агиограф. Зачастую они лишь вскользь затрагивают те ошибки и неудачи, что выпали на долю их героям, да и упоминают о них лишь затем, чтобы их оправдать. Какой, однако, смысл в том, чтобы сосредотачиваться на ошибках? Разве не важнее успех, достигнутый в конечном итоге, совершенные открытия, а не пути заблуждений, которым следовали ученые и c которых они могли сбиться? Возможно, историки-агиографы в чем-то правы. Справедливо, что для потомков триумф, открытие, изобретение кажутся более значимыми. И все же для историка научной мысли, по крайней мере для историка-философа, неудача, заблуждение, в особенности заблуждение Галилея и Декарта, порой имеют не меньшую ценность, чем достигнутые ими успехи. Возможно, неудачи и заблуждения даже играют более значительную роль. В действительности они служат нам важным уроком; порой они позволяют уловить и понять скрытые перипетии ученой мысли.

Наверное, можно было бы возразить, мол, нечего искать рациональных объяснений для ошибок. Ошибка – это результат несовершенства нашего конечного и ограниченного мышления, подчиняющегося психологическим или даже биологическим факторам. Каждый может совершить оплошность. Все ошибаются. Никто не исключение. Ошибку вполне можно объяснить недостатком внимания, рассеянностью – ее допускают «по недосмотру»183. Нельзя не признать, что этому утверждению нечем возразить – по крайней мере полностью. Любая ошибка в рассуждении, конечно же, связана с невнимательностью. И раз Галилей и Декарт ошиблись, значит, они чего-то недоглядели. Но тот факт, что этот дважды свершившийся недосмотр (сам этот факт также крайне любопытен) привел их к одной и той же ошибке, никак нельзя считать результатом чистой случайности. Не то чтобы это было совершенно невозможно, но это тем не менее уж слишком невероятно. Совпадение в ошибке должно иметь какое-то разумное объяснение.

Обозначенная нами проблема остается открытой: Декарт и Галилей допустили ошибку, формулируя наипростейший закон.

Не может ли это, случаем, указывать на то, что это лишь кажущаяся простота? Не может ли это, если угодно, указывать на то, что закон свободного падения тел кажется простым лишь в перспективе, открывающейся изнутри некоторой системы аксиом, лишь если мы исходим из некоторого набора понятий? Иными словами, не говорит ли это о том, что данный закон предполагает (и заключает в себе) ряд определенных представлений о пространстве, действии, движении и т. д., которые вовсе не «просты»? Или, если угодно, эти понятия настолько просты, что именно по этой причине их, как и все первичные понятия, так сложно вывести184.

1. Галилей

Феномен свободного падения тел всегда был предметом пристального внимания в учении о природе. Потому неудивительно, что Галилей с юных лет, проведенных в Пизе, начал ломать голову над решением двусложной проблемы свободного падения (свободное падение в собственном смысле – движение, направленное вниз, и его ускорение) и продолжал ею заниматься в Падуе: он прекрасно понимал, что эта проблема связана с решением некоторой теоремы, и даже вполне определенной теоремы, которая должна была стать фундаментальной для новой науки.

Итак, вот что он пишет в упомянутом ранее письме к Паоло Сарпи от 16 октября 1604 года185:

Этот весьма любопытный текст, который чуть позже мы сравним с текстом Декарта, очень хорошо указывает на характерную черту логики Галилея. То, что он ищет, ни в коей мере не дескриптивная формула, с помощью которой можно было бы рассчитать наблюдаемые и измеряемые величины феномена свободного падения, его «свойств» – скорости, пройденного расстояния и т. д. Совсем напротив: Галилей уже располагает такой формулой (оставим в стороне вопрос о том, как ему удалось ее получить)186; он уже знает, что расстояния, пройденные в равные промежутки времени, соотносятся между собой как последовательность нечетных чисел; ему также известно, что пройденное расстояние пропорционально квадрату времени… И однако он ищет что-то еще, и то, что он ищет, – это не логическая или математическая связь, соединяющая эти два положения (совершенно ясно, что ему было известно, какова эта связь); он ищет основополагающий и очевидный «принцип», позволяющий вывести или, как говорит Галилей, «продемонстрировать» некоторые свойства движения свободного падения. Можно было бы сказать, применяя к Галилею слова современного физика, что он нисколько не доверял наблюдению, которое нельзя верифицировать теоретически. Эпистемология, которую представляет Галилей, отвечает не позитивистскому идеалу, а архимедовскому187.

Иными словами, Галилей располагает законом свободного падения тел. Но он считает, что этого недостаточно, поскольку этот закон нам дан лишь как факт, но его причины нам неизвестны. Тела падают вниз – это факт. Кроме того, когда они падают, их движение ускоряется. Расстояния, которые они пересекают при падении, соотносятся между собой как последовательность нечетных чисел. Но почему это так? Галилей считает, что это следует выяснить.

Давайте же разберемся. По мнению Галилея, понять и объяснить необходимо не сам факт свободного падения тела: речь не идет о том, чтобы найти причину, по которой тела падают вниз188. То, что он ищет, – это сущность движения свободного падения. Движение, которое производят падающие тела, в действительности очень специфично: это вполне определенный вид, образ движения, оно всегда одинаково и происходит всегда, когда тела падают. Именно природу этого образа движения, его сущность или, если угодно, его определение (что одно и то же) – вот что необходимо отыскать. Именно это образует ясный и несомненный принцип, основополагающую аксиому, позволяющую вывести все прочее.

Причины, по которой тела падают вниз, Галилей знать не мог189: до Ньютона этого никто не мог объяснить190. Отказ от объяснения причин в пользу исследования сущности, или, как принято говорить, «закона», часто называли огромной заслугой Галилея. Однако, совершив этот отказ, он разорвал или по крайней мере ослабил связь своей мысли с действительностью, сделав свою задачу исключительно сложной, – недаром Галилей решился на этот шаг с большим трудом. Ошибиться же, напротив, оказалось для него тем проще.

Мы вернемся к этому вопросу чуть позже. Как бы то ни было, Галилей допустил ошибку в своем определении сущности движения свободного падения. Действительно, из «принципа», который он принимает в качестве достаточно ясного и естественного, — скорость движущегося (падающего) тела пропорциональна пройденному пути – вовсе не выводится закон свободного падения в том виде, в каком он сам его сформулировал. Из него выводится совсем другой закон, хоть он и не сумел его рассчитать191.

Принцип, который Галилей хотел бы положить в основу своей теории движения и согласно которому скорость движущегося тела пропорциональна пройденному пути (вместо правильного, известного еще Леонардо да Винчи: скорость движущегося тела пропорциональна пройденному времени), не был, как пытались показать Вольвиль192 и Дюэм193, находкой Галилея. И можно было бы попытаться объяснить «ясность», которую ему приписывает Галилей – будь то осознанно или нет, – влиянием традиции. Галилей не открывает ничего нового, а лишь вспоминает давно забытое старое – таково в общих чертах объяснение Дюэма. Но это объяснение лишь отодвигает проблему: как же получается, что принцип, который вовсе не кажется для нас ясным и очевидным (хотя он и правдоподобен), мог быть принят в качестве ясного и очевидного теми учеными мужами, кого Галилей, безусловно, не ставил в почет, но которые все же были выдающимися фигурами? Что такого притягательного было в этом «принципе»? Полагаю, одного взгляда на историю этой проблемы было бы достаточно, чтобы предположить ответ на этот вопрос.

Принцип, который Галилей пытается положить в основу своего «доказательства», сформулировал со всей необходимой четкостью Дж. Б. Бенедетти, которого принято считать непосредственным предшественником Галилея. Действительно, в «Книге, содержащей различные размышления о математике и физике» Бенедетти пишет:

Тезис, противопоставленный аристотелевской идее, утверждается Бенедетти expressis verbis, однако, на первый взгляд, можно было бы задаться вопросом: есть ли здесь, в самом деле, противопоставление? Действительно ли верно, что тело, движущееся от А к В (например, тело, падающее с вершины башни на землю, или даже тело, направляющееся к центру Земли), не приближается к своей цели по мере того, как оно удаляется от начала своего движения? Или, если угодно, что оно не удаляется от начала своего движения по мере того, как оно приближается к своей цели? Оба выражения кажутся совершенно равнозначными. Впрочем, Никколо Тарталья, который, по-видимому, был первым (по крайней мере среди мыслителей Нового времени), кто высказывал соображения относительно начала движения, весьма резонно отметил:

Добавим, что сам Бенедетти отнюдь не пренебрегал рассуждениями о точке завершения движения – т. е. о естественной цели движения. Действительно, в одном пассаже, где он критикует Аристотеля, предлагая исправить его ошибки196, он пишет:

И через несколько строк, объясняя причину ускорения свободного падения, Бенедетти добавляет198:

Как же в таком случае, излагая космологическую концепцию Аристотеля в чистом виде, Бенедетти мог считать, что он ее обновляет? В чем смысл критики, которую он адресует Аристотелю? И как он может не видеть, что его высказывание равнозначно тому, что он отбрасывает?

Вопрос этот крайне важен. Но чтобы его разрешить, нужно исходить из следующих фактов: того факта, что Бенедетти, придерживаясь идей Аристотеля, считает, что он с ним не соглашается, а также что, заменяя высказывание Аристотеля (или по крайней мере высказывание, которое он приписывает Аристотелю) своим собственным, формально ему равнозначным, он видит между ними разницу и даже (в отличие от Тартальи) противопоставляет одно другому.

Мы, конечно же, могли бы сказать, что поставленный вопрос сам по себе не имеет никакого значения: мысль Бенедетти неясна и даже несколько запутана, его неточность и непоследовательность тем самым вполне объясняются. Однако нам приходится признать, что мысль Бенедетти представляет собой образец ясности и что все-таки эта мысль очень живая и искренняя. Кроме того, не следует забывать и о том, что идеи вообще (а в переходные эпохи в особенности) могут быть неясными и запутанными, и, возможно, потому они теряют свою ценность. Совсем напротив, как утверждал Дюэм и замечательным образом демонстрировал Эмиль Мейерсон, именно в неясности и запутанности и заключается развитие мысли, которая проходит путь от неясного к прозрачному, а не движется от ясного к ясному, как того хотелось Декарту.

Мысль Бенедетти в самом деле запутана. Причина этого в том, что в ней сталкиваются аристотелевская и парижская традиции (физика импетуса), и этот двойной перевод присоединяется к еще более ранней традиции, восходящей к физике Архимеда. Бенедетти, как было сказано, будучи очень решительным сторонником коперниканства199, все же не смог оставить общую аристотелевскую космологическую концепцию (чем он бы ее заменил?), тем не менее он не без оснований позиционировал себя как противника Аристотеля. Действительно, физика импетуса, рассматривавшая движение как действие силы, заключенной в предмете, позволяет отделить идею движения от понятия цели, к которой оно направлено, позволяет изолировать находящееся в движении тело от всего остального универсума200. Таким образом, Бенедетти не без оснований признает равенство между удалением от terminus a quo и приближением к terminus ad quem, ибо, действительно, его идея движения позволяет устранить (если не в реальности, то по крайней мере в представлении) terminus ad quem. Тело, которое начинает движение под воздействием силы, с необходимостью отходит от некоторого начального положения, будь то место или состояние покоя; следовательно, для того чтобы определить его движение, мы не можем оставить без внимания понятие terminus a quo. Но этого понятия достаточно; предмет под действием силы, приводящей его в движение, начинает двигаться прямолинейно в определенном направлении. Он не направляется в сторону определенной цели (существует ли вообще такая цель или нет – другой вопрос). В случае насильственного движения ясно одно: когда ударяют по мячу, сообщенный ему импетус непосредственным образом определяет скорость и направление его движения. При этом можно метить в цель. Но, в принципе, это вовсе не обязательно.

Применим эту идею к случаю естественного движения. Предмет – тяжелое тело (или легкое) движется (или приводится в движение) в определенном направлении – вниз (или вверх). Он не движется к цели. Также, вопреки Аристотелю, следует говорить об удалении от точки начала движения, а не о приближении к точке остановки201. Это, в свою очередь, ведет к очень серьезному следствию: движение предмета полностью зависит от его предыдущего состояния, а вовсе не от будущего состояния202.

Идея движения, сформулированная Бенедетти, отличается от идеи, которая возникла у Тартальи. Или, если угодно, идея пространства, на которой основано рассуждение Бенедетти (на нее же опирались рассуждения юного Галилея203), отличается от идеи, из которой исходил Тарталья. Равнозначность, существующая для последнего, отнюдь не существует для Бенедетти, и это объясняется тем простым фактом, что в пространстве, которое Бенедетти мыслит не как физическое, а как геометрическое, прямолинейное движение могло бы продолжаться бесконечно. А это не было возможным ни для Тартальи, ни уж тем более для Аристотеля.

Движение, по мнению Бенедетти, является результатом действия силы (импетуса), заключенной в предмете, и его пространство не физическое, а геометрическое, ведь, как мы видели, движение в пустоте для него вполне допустимо; хочется добавить, что это пространство не совсем гомогенно. В нем все еще существуют привилегированные направления: низ и верх. Это пространство Архимеда или, точнее, Эпикура.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Дюэм дает прекрасное объяснение того, почему ни Леонардо да Винчи, ни Бенедетти не смогли сформулировать точный закон свободного падения и почему лишь Галилею довелось это сделать. Однако он все же не объясняет, почему из двух равнозначных отношений или по крайней мере отношений, которые считались равнозначными (скорость, пропорциональная затраченному времени, и скорость, пропорциональная пройденному расстоянию), Леонардо, а вслед за ним Галилей и Декарт решительно делают выбор в пользу второго. Причина этого нам кажется одновременно очень глубокой и очень простой: она целиком и полностью заключается в той роли, которую сыграли в науке Нового времени геометрические построения и относительная ясность пространственных отношений210.

Процесс, в результате которого возникла классическая наука, состоит в попытке рационализации физики, иными словами, геометризации пространства и математизации законов природы. По правде сказать, речь идет об одном и том же, поскольку геометризация пространства означает не что иное, как применение законов геометрии к описанию движения. И как еще было возможно описать нечто математически до Декарта, если не с помощью геометрии?

Кроме того, как было сказано чуть ранее, куда «естественней» и «проще» представлять в пространстве, нежели мыслить во времени. И идея, к которой приходят и Леонардо, и Бенедетти, и Галилей, действительно кажется вполне «естественной». Ведь если представить себе, как это делает Бенедетти, тяжелые тела, падающие в архимедовом пространстве, разве не напрашивается «естественным образом» заключение, что они падают тем скорее, чем дальше они удаляются от точки начала движения – т. е. чем больше высота, с которой они падают? Или чем ниже они падают? Не кажется ли естественным предположить, что скорость зависит от пройденного расстояния? Возьмем в пример тело, которое падает с высоты сотни футов. Оно достигает земли с определенной скоростью. Теперь, если мы заставим его падать с вдвое большей высоты, тело достигнет земли при еще большей скорости. Что может быть более естественным, чем предположение о том, что скорость зависит от единственного элемента, который в этих случаях варьируется, – от высоты падения, т. е. от длины пройденного пути? И что может быть более естественным, чем признать существование связи между варьированием высоты и увеличением скорости и предположить, что скорость зависит от высоты, и даже усматривать при этом строгую зависимость? Скажем, тело, падающее с вдвое большей высоты, при падении развивает вдвое бóльшую скорость211. И разве, по сравнению с этим предположением, не кажется ли куда менее «естественным» и даже чрезмерно и неоправданно переусложненным допущение о том, что скорость, с которой падающее тело пересекает расстояние, зависит не от этого расстояния, а от времени, затраченного на его прохождение (т. е. от времени, которое само, очевидно, зависит от скорости тела)212?

По-видимому, наше мышление вынуждено приписывать времени, длительности первостепенную роль и первостепенное значение в свободном падении благодаря тому, что понятие времени содержится в понятии движения, и, кроме того (вероятно, это самая главная причина), благодаря каузальному анализу, или каузальной интерпретации, этого понятия. Импульсы и импетусы следуют друг за другом во времени; их действие происходит прежде всего во времени и лишь некоторым производным образом – в пространстве. Если забыть на минуту про каузальное отношение, процесс свободного падения, движения и ускорения, то, не отвлекаясь более на эти аспекты, мысль «естественным образом» обращается к пространству, и динамика, не сумев удержаться на стадии кинематики, превращается в геометрию. Именно по этой причине, еще в юные годы осознав, что на идее импетуса невозможно построить математическую теорию движения, которая, как мы увидели, замещала исследование причин исследованием сущностей, Галилей сразу же впадает в то, что мы могли бы назвать «крайней геометризацией».

Уже в первых работах, написанных в Пизе, юного Галилея, последователя Архимеда и Платона213, направляет вполне определенная цель: математизация физики. Никто до него (даже Бенедетти) не преследовал эту цель настолько сознательно, терпеливо и упорно. Сперва он пытался математизировать аристотелевскую физику, но эта попытка окончилась неудачей. Он возобновляет попытки, взяв за основу понятие импетуса, и вновь приходит к провалу. Впрочем, post factum он вполне это осознает. Возможно ли, в самом деле, представить математическое выражение понятия импетуса, столь пространного и запутанного и столь приближенного к чувственному опыту? Ведь импетус – это качество, которое нельзя измерить само по себе: как рассчитать постепенное исчерпание стремительности? Это возможно сделать, лишь заменив это расплывчатое понятие идеей движения и живой силы [force vive]. Такое радикальное изменение оставалось неявным (что имело благоприятные последствия) благодаря тому, что сохранялась старая терминология214. Возможно ли допустить, что в движущемся предмете могут последовательно скапливаться импетусы? Это возможно опять же лишь ценой радикального изменения примитивной концепции: если заменить идею внутренней причины, порождающей импетусы, на идею повторяющегося действия внешних причин215 (рывков и толчков), каждый из которых производит длящийся эффект.

Все эти изменения Галилей, конечно же, не доведет до конца: придется подождать появления Декарта и Ньютона. Однако мы видели, что уже в своих первых пизанских работах юный Галилей обнаруживает недостатки в рассуждениях Бенедетти, Кардано и Тартальи. Их учение целиком основывается на паралогизме или на двусмысленности. Утверждение, что постоянная причина может порождать изменчивый эффект, содержит противоречие. Падение тяжелого тела в архимедовом пространстве ни в коем случае не может быть движением, которое само по себе увеличивает свою скорость. Допустить это – значит допустить творение ex nihilo216. Постоянная причина не может произвести такой эффект, который был бы непостоянным. И если падающее тело действительно ускоряет свое движение до тех пор, пока не достигнет положенной ему скорости, так это потому, что в начале его движение замедлено.

Эта оригинальная теория, в которой читатель, конечно же, узнал идею Гиппарха217, увы, содержит противоречие; точнее, она несовместима с представлением о геометрическом пространстве, поскольку она с необходимостью предполагает идею стремления тела к некой цели, идею удаленности тела от его цели, что, стало быть, более не оставляет места для постоянной скорости свободного падения218.

Галилей предпринимает нечто иное. На этот раз, непосредственно опираясь на Архимеда, он пытается построить физическую теорию, используя термины или, если угодно, модель гидродинамики. Следуя примеру «древних», он оставляет в стороне качественное различие между «тяжелым» и «легким»: всякое движение отныне будет объясняться в терминах взаимодействия (количественный параметр) тела и среды, в которой он находится.

Другая попытка, предпринятая почти в то же время, была направлена на то, чтобы совместить законы движения с законами равновесия рычагов. Можно было бы назвать теорию, которую пытается построить Галилей, физикой жестких связей [liaisons rigides]219.

Мы не знаем, почему Галилей не стал далее продолжать попытки построить эту гидродинамическую теорию, так же как и не стал продолжать попытки основать физику жестких связей. Впрочем, возможно, было бы уместно предложить гипотезу: гидродинамическая физика, так же как и физика жестких связей, предполагает физическое пространство, не допуская при этом ни окончательной геометризации пространства, ни даже движения в пустоте. Однако движение в пустоте и геометризация пространства являются значимыми элементами галилеевской физики, они представляют для него важнейшее привнесение физики импетуса. Отказавшись от этой теории, Галилей всегда будет продолжать пользоваться ее плодами.

Стоит подчеркнуть первостепенную важность того, что Галилей отказался от идеи импетуса как внутренней причины движения тела. Конечно, он сохранит этот термин220, но его значение полностью изменится: из причины движения импетус превратится в его эффект. Что касается теории импетуса как причины движения, она просто-напросто исчезает. В представлении Галилея это «незаконнорожденное», запутанное, неясное понятие не нашло никакой замены или же (что одно и то же) его заменили на понятия скорости и движения. Еще в Пизе, изучая абстрактные и особые (простые) случаи движения, такие как круговое движение «вокруг центра», горизонтальное движение, предел между ускоряющимся движением падения и замедляющимся движением подъема, Галилей понял, что в этих случаях, вопреки самой сути теории импетуса, движение, казалось бы, может длиться бесконечно221. Сторонники теории импетуса (по крайней мере некоторые из них, в число которых входили Пикколомини и даже Буридан) утверждали, что в некоторых случаях, в частности в случае кругового движения, импетус вечен (неиссякаем). В таком случае, говорят они, импетус не противостоит никакому сопротивлению; но почему же тогда он ослабевает? В этом соображении, безусловно, можно распознать смутный намек на истину, однако Галилей не мог допустить подобное. Импетус, определяемый как причина движения, должен был – Галилей это прекрасно понимал – иссякать в процессе движения. Если бы он оставался равным самому себе, то лишь потому, что в продолжающемся движении он не играл бы никакой роли. Значит, это не импетус сохраняет движение и заставляет его длиться – оно само сохраняется. И коль скоро движение включает в себя скорость как свою сущностную характеристику, то утверждая, что движение само сохраняется таким, как оно есть, мы вместе с тем утверждаем, что и скорость также сохраняется. Движение, так же как и скорость – в особенности скорость, – некоторым образом сменяет свой онтологический статус: из эффектов, произведенных некой причиной, которые существуют и длятся, лишь, пока длится действие причины, которая их производит (например, давление), они становятся относительно независимыми сущностями, которые способны самосохраняться, подобно тому как сохраняется покой тела, которое не движется222. Это то, что касается «абстрактного» движения. Что до «конкретного» и «механического» движения, то это понятие Галилей разрабатывает в Падуе, и оно постепенно вырисовывается и высвобождается из беспорядочной магмы теории импетуса. Преподавая курс механики в Падуе, Галилей сформулировал понятие момента – произведения веса и скорости. Эта идея, по-видимому, уже была подготовлена автором «Quaestiones Mechanicae»223, а также авторами теории импетуса в их идее привходящей тяжести, которая, по их мнению, порождается самим движением груза, его скоростью, точнее его импетусом. Дюэм был прав, настаивая на этом факте. Тем не менее Дюэм не заметил решительного изменения, которое эта идея претерпела у Галилея224.

В действительности галилеевское понятие момента означает для движения (или скорости) то возвышение онтологического достоинства, о котором мы говорили: нет никакой необходимости ни в импетусе-причине, ни в каком-либо посреднике: движение непосредственно сопряжено с тяжестью. Короче говоря, движение или скорость просто-напросто замещает собой импетус. Очевидно, что такое замещение грозит очень серьезными последствиями: в самом деле, в то время как импетус, производя движение, не мог сохраняться и движение, следовательно, с необходимостью должно было утрачивать скорость и в конце концов достичь покоя, движение или скорость, удостоенные статуса независимых сущностей, вполне могут бесконечно сохраняться. Тело, однажды приведенное в движение, более не вынуждено останавливаться, ни даже уменьшать скорость своего движения. Тем самым было положено основание для правильного решения проблемы свободного падения.

Когда в 1604 году Галилей вновь возвращается к проблеме свободного падения тел, он располагает, как мы видели, формулами, в которых связываются длительность падения и пройденное расстояние; он располагает, как мы только что выяснили, важнейшим принципом сохранения движения и скорости. С другой стороны, он отказывается от всякой попытки каузального объяснения и ищет лишь принцип, аксиому, которая позволила бы вывести дескриптивные законы движения. Мы также видели, что рассмотрение движения (движения вообще и движения свободно падающего тела в частности) с точки зрения причин выводило понятие времени на первый план. Таким образом, неудивительно, что отказ от каузального объяснения подкрепляет тенденцию к геометрическому и, следовательно, к пространственному представлению движения. Вместо того чтобы мыслить движение, Галилей его представляет. Он видит линию – расстояние, пройденное с изменяющейся скоростью. Именно эту линию (траекторию) он принимает за аргумент функции скорости. Стремление к геометризации, подкрепленное работой воображения, не затрудненное каузальным мышлением, превосходит назначенную цель: целью динамики было математизировать время, а Галилей его [время] устраняет. Приложенные усилия привели к ошибке, которую Галилей сперва не замечает. Переворачивая порядок рассуждения, он выводит из правильных дескриптивных формул неправильный принцип, опираясь на который он приходит к верным заключениям, из которых исходил.

Вот, собственно, что он пишет225:

Рассуждение Галилея выглядит правдоподобно. И тем не менее оно ошибочно, поскольку, как легко можно увидеть, оно содержит двойную ошибку227. Справедливо, что отношение скоростей обратно отношению временных промежутков, при условии что основание для сравнения, т. е. пройденное расстояние, будет одинаковым, а не различным, как в нашем случае. Также совершенно справедливо и то, что конечная скорость предмета является суммой скоростей (мгновенных), которых он достигает в каждой точке своего пути; она также является суммой скоростей, достигнутых предметом в каждый момент его движения. Но эти «суммы» не подобны: постоянное и равномерное возрастание по отношению ко времени не будет таковым по отношению к расстоянию и наоборот, и, в частности, «суммы» скоростей, которые возрастают в линейной зависимости от пройденного расстояния, невозможно представить с помощью треугольников. Такое представление годилось бы только для равномерного возрастания по отношению ко времени. И вновь Галилей впадает в чрезмерную геометризацию и преобразует в пространство то, что относится ко времени.

Любопытно отметить, что Галилей обнаружит свою ошибку228 (ошибку в выборе принципа/определения ускоряющегося движения свободного падения), в то время как, вопреки утверждениям Дюэма, Декарт этого никогда не сделает. Еще более любопытно то, что рассуждение, с помощью которого Галилей пытается доказать абсурдность принципа, который сперва казался ему таким «естественным», совершенно ошибочно229.

Но, возможно, вовсе не это кажущееся правдоподобным (и предполагающее знание метода правильной дедукции) рассуждение движет мыслью Галилея. Более вероятно предположение, что его оплошность проявилась более непосредственным образом: в самом факте того, что принятый им «аксиоматический принцип» не мог играть той роли, которую он хотел ему приписать, из него было невозможно (что само собой разумеется) вывести дескриптивные формулы230. Также Галилей не смог бы правильно ее использовать. Вероятно, что этого было бы достаточно; вероятно, повторное исследование проблемы заставило Галилея обнаружить его ошибку. Без всякого сомнения, ошибка коренилась в пренебрежении «теснейшей связностью движения и времени»231. И, возможно, также в пренебрежении причинным фактором. Хвала, которую он впоследствии возносит идее притяжения, сформулированной Гильбертом232, восхищение, которое он всегда испытывал к великим английским физикам233, делают эту гипотезу вполне правдоподобной234: падающее тело ускоряет свое движение, потому что в каждый последующий момент оно претерпевает одно и то же мгновенное действие – притяжение Земли. И формула (сущностное определение) ускоряющегося движения должна брать за основу не пространство, а время.

2. Декарт

Обратимся же теперь к Декарту.

В 1618 году Исаак Бекман случайно познакомился с г-ном дю Перроном. Вскоре Бекман открыл необычайные дарования, которыми природа наделила молодого француза235. Потому он обратится к Декарту за помощью в разрешении сложнейшей проблемы ускоряющегося движения падающих тел.

История сотрудничества Бекмана и Декарта была настоящей комедией ошибок и пересказывалась уже не раз236. Тем не менее мы полагаем, что имеет смысл остановиться на ней снова.

Бекман не спрашивает Декарта, почему тела падают вообще: ответ на этот вопрос он знает. Вероятно, он узнал об этом у Гильберта237или у Кеплера. Тела падают, потому что Земля их притягивает. Он также не спрашивает, почему они ускоряются: это ему также известно. Тела ускоряются при падении, потому что в каждый момент движения они вновь притягиваются Землей, и эти новые силы притяжения в каждый момент времени сообщают телам новую степень движения, в то время как движение, которое их охватывало ранее, продолжает сохраняться. Еще в 1613 году Бекман сформулировал важное положение: то, что однажды было приведено в движение, вечно остается в движении, – уже тогда ему был известен закон сохранения движения238.

Все это (а это немало) составляет всю физическую суть данной проблемы239, и, стало быть, Бекману она была известна еще до встречи с Декартом; но прекрасно понимая (гораздо лучше, чем ее понимал Декарт) физическую сторону вопроса, он оказывается не способен осилить его математический аспект. Он не может вывести следствия из принципов, которыми он располагает; он не может найти формулу, позволяющую рассчитать скорость тела и пройденный им путь240.

Именно об этом он спрашивает Декарта.

Итак, он задает ему вопрос241:

Формулировка вопроса необычна. Бекман не спрашивает, как казалось бы естественным спросить, можно ли узнать, какое расстояние пройдет падающее тело за два часа, если известно, сколько оно прошло только за один час. Мы видим, что он ставит вопрос иначе.

Ясно, что Бекман, рассматривающий свободное падение уже не как «естественное» движение, а как эффект земного притяжения, распространяющегося на падающее тело, которое само по себе не испытывает никакой склонности двигаться в том или ином направлении и, более того, двигаться вообще (тело, естественно, остается в покое, если его не приводит в движение какая-нибудь внешняя сила, тогда оно остается в этом новом состоянии – в состоянии движения, подобно тому как оно оставалось в покое), может мыслить свободное падение не иначе как движение, имеющее естественную, установленную цель (землю), а не как, подобно Бенедетти или юному Галилею, движение, способное длиться неограниченно242. Поэтому он представляет себе свободное падение тела как движение, проходящее от точки А до точки В: от вершины башни или от какой-либо точки, расположенной над землей, до земли. Именно это движение – «подытоженное» – мы можем измерить – т. е. измерить пройденное расстояние и потребовавшееся время. Именно от этого мы должны отталкиваться, чтобы воссоздать с помощью анализа предшествующие фазы243.

Это не совсем то, каким образом движение свободного падения будет рассматривать Декарт. Потому его ответ будет неточным. Однако Бекман этого не разглядит.

Действительно, вот что, согласно Бекману, Декарт ответил на вопрос «почему в пустоте камень всегда падает с большей скоростью», «исходя из принципов», установленных Бекманом244:

Эти соображения, которые, как мы вскоре увидим, представляют собой бекмановскую трактовку рассуждений Декарта, позволяют правильно разрешить поставленную проблему и рассчитать время свободного падения тела. Последуем же далее за изложением Бекмана247:

Решение одновременно изящное и правильное: пройденные расстояния оказываются пропорциональны квадратам времени. Но решение Декарта не таково: Бекман, как известно, ошибся, интерпретируя ответ г-на дю Перрона249. В самом деле, вот переизложение, которое нам оставил сам Декарт.

В своих «Cogitationes Privatae» Декарт кратко отмечает250:

Отметим прежде всего, что Декарт признавал, что получил от Бекмана и вопрос, и принципы решения251 – принципы, которые не имеют для него истинного значения, в отличие от Бекмана. Для Декарта они не более чем гипотезы, которые он, впрочем, не вполне понимает. Это не мешает ему разрешить данную проблему и даже предложить два различных решения. Бедный Бекман о таком и не просил, он лишь хотел узнать, как падают камни. Декарт этим не удовлетворился и объяснил ему, как они могли бы падать252.

Итак, вот его ответ253:

Любопытное дополнение! Совершенно ясно, до чего проблема физического механизма свободного падения чужда мышлению Декарта. Его отнюдь не останавливает то, что у Бекмана уже есть решение. И он воображает иной «возможный» случай, в котором сила притяжения возрастала бы с каждым мигом – так, что во второй момент тело притягивалось бы с удвоенной силой, в третий – с тройной силой и т. д. В таком случае, разумеется, тела бы падали куда быстрее255.

Как могло бы быть возможным подобное возрастание «силы притяжения»? Декарт не задается этим вопросом. В действительности он рассматривает проблему не как физик, а как чистый математик, чистый геометр: для него задача заключается в том, чтобы установить соотношение между двумя последовательностями переменных величин. Почему бы, раз уж представился случай, не проверить забавную гипотезу?

Декарт – геометр, чистый математик. Именно в этом, видимо, заключается причина, по которой он не вполне понял «принципы» Бекмана и дал ошибочный ответ на его вопрос. Он видит проблему, как и сам исследуемый феномен, совершенно иначе, чем Бекман.

Так же как и Бекман, он исходит из завершившегося движения свободного падения. Но в отличие от него, Декарт видит это движение в некотором смысле «приостановленным». Или, если угодно, он рассматривает лишь траекторию свободного падения тела, или, если угодно, сформулируем это иначе – он инстинктивно элиминирует время.

Для Декарта линия ADB, которая для Бекмана представляла затраченное время256, естественным образом представляет пройденный путь. И проблема видоизменяется: путь пройден с «равномерно изменяющейся» скоростью; проблема, таким образом, заключается в том, чтобы определить скорость в каждой точке пути. Треугольники ADE, ABC, которые у Бекмана представляли пройденное расстояние (траекторию), у Декарта представляют движение предмета, т. е. «сумму скоростей», которые были достигнуты. И он делает весьма правдоподобное заключение: если «сумма скоростей» утраивается, то расстояние DB будет пройдено в три раза быстрее. Время отыскивается, но слишком поздно: крайняя геометризация, пространственное представление, элиминация времени (там, где его нельзя элиминировать), пренебрежение физическим, каузальным аспектом этого процесса – все это приводит Декарта, как когда-то привело Галилея, а до него – Бенедетти и Мишеля Варрона, к тому, что он мыслит равномерно ускоряющееся движение как движение, скорость которого возрастает пропорционально пройденному пути, а не пропорционально затраченному времени.

Итак, если мы вправе произвольно определять наши понятия, нам также следует – именно этот урок нам преподаст Галилей – стремиться к пониманию сущности природных явлений. Иными словами, нам нельзя пренебрегать причинами и забывать о времени.

Мы только что установили, что Декарт не вполне вник в «принципы» физики Бекмана. Можно было бы пойти еще дальше и сказать, что он не понял, насколько далеко удалось продвинуться его товарищу257. Правда, и сам Бекман не вполне это понимал. В подтверждение нашего анализа причин декартовской ошибки приведем текст «Physico-mathematica», который, как нам кажется, достаточно полно раскрывает это непонимание. Процитируем весь этот отрывок258.

Трудно себе представить другой текст, который объединял бы в себе высшее математическое изящество261 и настолько непростительную с точки зрения физики ошибку. Определенно, Декарт не понимал «принципов» Бекмана; и он просто-напросто упустил из виду его интеллектуальный прорыв – принцип сохранения движения. Декарт заменяет движение силой. Он отталкивается от идеи, что скорость пропорциональна силе262, и заключает из этого, что постоянная сила производит постоянную скорость. Таким образом, он возвращается к идее классической физики – к идее импетуса. Ему кажется, что если тело падает, ускоряя свое движение, то это потому, что оно сильнее притягивается Землей к концу движения, чем в начале, или, говоря словами Декарта, потому что сила притяжения Земли производит в камне возрастающую движущую силу; он также прибавляет (цитируемый фрагмент соответствует первой гипотезе, исследуемой в тексте «Cogitationes Privatae», который мы цитировали чуть ранее) действующие силы, а не только скорости263. Создается впечатление, что Декарт, принимая (гипотетически) бекмановский принцип сохранения движения, не вполне ему доверяет. Кажется, что, стремясь разрешить проблему свободного падения, он предпочитает обходиться без понятий, разработанных Бекманом, которые, очевидно, пока еще слишком новы для него, слишком необычны, слишком сложны. Действительно, идея движения, которую Бекман имплицитно вводит в оборот (это идея движения классической физики), в каком-то смысле располагается на тонкой грани между математикой (геометрией) и физикой (временностью). Эту идею очень сложно выявить, и проблема, с которой столкнулся Декарт, пытаясь ее постичь – удержаться на этой четкой грани между физикой и геометрическим пространством, – была бы (если помимо этой проблемы не было других) достаточным доказательством этой сложности. Именно в этом состоит причина, почему Декарт избегает этой идеи; движение – парадоксальная сущность, это состояние предмета, которое, однако, передается от одного предмета другому; это воплощение изменчивости, которое в то же время остается самотождественным; эта идея кажется ему «незаконнорожденной» сущностью; потому он намеренно, равно как и инстинктивно, замещает эту идею менее громоздкими и более прозрачными, более легко вообразимыми идеями264: с одной стороны, это идея движущей силы, с другой – идея траектории.

Тем не менее ему блестяще удается произвести математический вывод. Это можно понять без труда: с формальной точки зрения, действительно, не существует никакой разницы между проблемой Бекмана и проблемой, которую взамен предлагает Декарт. Не очень-то важно, о чем идет речь, – о силах, о площадях, о скоростях; речь всегда идет об одном и том же, а именно – о том, чтобы рассчитать темп изменения величины, которая равномерно возрастает по отношению ко времени. И когда Декарт мыслит силу притяжения, он с необходимостью мыслит и изменение или производство [движения] во времени. Именно тогда, когда он пытается выразить результаты своего исследования в терминах площадей, вдохновленный мысленным образом и стремлением к крайней геометризации, он и впадает в заблуждение, которого, как ни странно, даже с его теорией силы он, в принципе, мог бы избежать265. Если он в чем-то и ошибается, так это в том, что, замещая движение траекторией, он принимает за аргумент функции не время, а траекторию.

Картезианская «трактовка», переинтерпретация идей Бекмана кажется нам весьма любопытной и в то же время весьма явно проявляющей глубинные склонности человеческого духа и те сложности, которые он должен был преодолеть, чтобы прийти к этому понятию движения, что десятью годами позднее он объявит столь простым и ясным, что вовсе не нуждается в определении, так что было бы упущением не прояснить эту трактовку еще одним текстом. Надеемся, что читатель не будет возражать. Декарт между тем продолжает266:

Декарт прав, считая этот способ рассмотрения проблемы «более сложным». По сути, в данном случае он принимает принцип сохранения движения Бекмана. Но к этому принципу он добавляет постоянное возрастание силы притяжения (как видно, для этого он обращается к божественному вмешательству). Удивительное дело! Во всех возможных случаях, изученных Декартом, есть один-единственный, который он не рассматривает, а именно – тот, который ему предложил Бекман.

Как же вышло, что Бекман не заметил ошибки, допущенной Декартом, и не приписал целиком себе одному всю заслугу в отыскании правильного решения? Вероятно, мы никогда не сможем этого объяснить. Но мы должны признать тот факт, что Бекман, стремясь разрешить физическую проблему и ставя Декарта перед конкретным математическим вопросом, естественным образом применяет полученный ответ к поставленной проблеме. И там, где Декарт говорит «пространство», Бекман подразумевает «время»269. Вернее, там, где Декарт путает пространство и время, Бекман избегает этой путаницы. Кроме того, совершая по отношению к Декарту обратную ошибку, соответствующую той, которую Декарт допускает по отношению к Бекману, он в некотором смысле восстанавливает ситуацию. Таково в общих чертах объяснение, предложенное Г. Мило270. Признаться, иного объяснения мы не видим. Следует согласиться с тем фактом, что Бекман не замечает, что решение, предложенное Декартом, отлично от решения, которое он ставит ему в заслугу. Он не замечает, что в этом решении задействованы не те физические принципы, которые он вывел, и приписывает Декарту решение, которое он сам вычитал.

Не указывает ли это на то, что для Бекмана проблема была скорее математической и что именно в таком решении, которое включает в себя использование интегрального исчисления, он и видит заслугу своего юного товарища?

Казалось бы, можно было бы пойти еще дальше. Если Бекман не видит разницы между своим решением (скорость пропорциональна времени движения) и решением Декарта (скорость пропорциональна пройденному расстоянию), так это потому, что для него не существует разницы – эти два решения кажутся ему одинаковыми271.

Вероятно, нашим читателям это покажется крайне маловероятным. И все же… Не будем однако, забывать, что Бекман, несомненно будучи видным физиком, все же был весьма посредственным математиком; с другой стороны, мы увидим, что сам Декарт, хотя он и был гениальным математиком, все же так и не сумел признать допущенную им ошибку, ни даже, найдя правильную формулу у Галилея272, разглядеть, что она отличается от формулы, которую он некогда предложил сам. Тем самым мы вновь видим подтверждение тому, насколько сложно было вывести и осмыслить те простые и ясные идеи, к которым приучила нас классическая физика и картезианская философия. Даже для такого гения, как Галилей. Даже для такого гения, как Декарт.

Через десять лет после памятной встречи с Бекманом Декарту представился очередной случай подумать над проблемой свободного падения тел. В этот раз этот вопрос перед ним поставил его друг Мерсенн. И ответ Декарта разительно отличался от всего того, что он представил Бекману273, за исключением одной детали: так же как и десять лет назад, Декарт дает своему другу неправильную формулу – ту же, что он вывел ранее, – формулу, в которой скорость движущегося тела зависит не от затраченного времени, а от пройденного расстояния. Декарт пишет274:

Как было сказано, решение проблемы свободного падения, которое Декарт передает Мерсенну, сильно отличается от решения, разработанного им под влиянием Бекмана. В самом деле, понятие притяжения, столь удачно использованное последним, полностью исчезло. Декарт действительно отходит от этой идеи, возвращаясь к идее импетуса, и его описание свободного падения лишь слегка отличается от того, что предлагали Бенедетти и Скалигер277: тяжесть – важнейшее качество тела, которое в каждый момент времени порождает новый импетус, заставляющий тело двигаться вниз; ускорение (выражая в терминах теории импетуса идею, сформулированную в терминах притяжения)278 объясняется тем фактом, что эти импетусы последовательно порождаются в каждый новый момент времени. Действительно, каждый импетус производит движение с постоянной скоростью; таким образом, только лишь прибавлением новых импетусов и можно объяснить ускорение. Принцип сохранения движения Бекмана действительно отныне утверждается без оговоренного ограничения (и без упоминания Бекмана), однако, как ни странно, он сводится к принципу сохранения импетуса.

Вывод формулы движения свободного падения, равноускоренного движения, также отличается от предшествующих выводов – за исключением, как уже было сказано ранее, совпадения итоговой формулы. Так же как и в предыдущий раз, Декарт путает пространство со временем, а физику – с геометрией.

В самом деле, воображая реальный, физический механизм ускорения, Декарт представляет импетусы, возникающие и порождающиеся один за другим в последовательные моменты времени. Когда же, напротив, он переходит к математическому исследованию движения, он тут же замещает время пространством, а затраченное время – пройденным расстоянием.

Фигура, которая служит основанием для его вывода, по правде сказать, не вполне ясна. Она во всем отличается от предшествующих фигур, кроме одной детали: линия АС, проходящая сверху вниз, представляет траекторию свободного падения. Как и прежде, мышление Декарта поддается искушению геометрического воображения. Его умозаключение, по-видимому, состоит в следующем: в первый момент падения – и только в этот момент – первый импетус производит движение, которое должно переносить тело в точку С с заданной скоростью. Этот импетус действует на протяжении всего пути; так, он представлен отрезком АС, который символизирует всю траекторию в целом. Второй импетус производит движение со скоростью (абсолютной), равной той, которая была произведена первым импетусом. Но он не действует с начала движения, он, скажем так, подхватывает тело на каком-то расстоянии от точки А; третий импетус начинает действовать от еще более удаленной точки279и так далее. Потому множество импетусов представлено множеством отрезков-расстояний – пройденного пути, – в продолжение которых они действуют.

Декарт, скажем так, позабыл, что импетусы возникают последовательно, или, если угодно, он представляет эту последовательность простирающейся в пространстве, вдоль траектории движения280. Так и не сумев (даже к 1629 году) вполне осмыслить новое понятие движения, привносимое законом сохранения движения, он всегда разделяет каузальное объяснение и математический анализ, развитие во времени и геометрическую репрезентацию свободного падения.

Мерсенн (не станем его корить за это) не вполне понял объяснение Декарта. Тогда последний вновь принимается за поставленную проблему281:

Это новое объяснение, по правде сказать, не прибавляет ничего нового к тому, что Декарт говорил Мерсенну в предыдущем письме. Отметим еще раз, насколько близка декартовская идея к теории импетуса: тяжесть – это вспомогательная причина, которая тянет тело вниз! Это идея Бенедетти в чистом виде283. Отметим также, что Декарт, кроме того, добавляет:

отметим, наконец, что в том же самом письме, упоминая Бекмана, Декарт произносит:

В последующие годы Декарту не раз представится случай вновь вернуться к проблеме свободного падения. Однако он никогда больше не будет пытаться описать его формулой, никогда больше не предпримет попытки установить закон свободного падения. Причина в том, что приблизительно в 1630 году мысль Декарта претерпевает глубокое изменение – настолько глубокое и радикальное, что это можно было бы назвать революцией. Методическое рассуждение, размышление о человеческой мысли и ее отношении к реальности, беспокойные искания, великолепные выражения которых можно увидеть в «Regulae ad directionem ingenii»285, начинают приносить свои плоды. Поэтому для того, чтобы реконструировать физику и физический мир, Декарт отныне намерен следовать «порядку причин», а не только порядку вещей.

Нет необходимости настаивать на решительной важности этой интеллектуальной революции286. Нам будет достаточно отметить, что эта перемена позволит Декарту осмыслить и с непревзойденной ясностью представить нам новую идею движения, которая ляжет в основу новой науки, определить через нее структуру и онтологию природы, выразить с безупречной точностью все то, что лишь смутно предчувствовалось и имплицитно содержалось в мысли какого-нибудь Бекмана или Галилея, – все то, что нам приходилось «разъяснять» в ходе нашего исследования; наконец, она позволит ему сформулировать принцип инерции – эти достижения ставят Декарта-ученого на одну ступень с Декартом-философом – на высшую ступень.

Но, как ни странно, именно благодаря этой интеллектуальной революции для Декарта были потеряны все конкретные достижения «новой науки» – той математической физики, которая разрабатывалась у него на глазах и созданию которой он сам так сильно поспособствовал! Ни для кого не секрет, что физика Декарта в том виде, в каком она представлена в трактате «Первоначала философии», более не содержит математически выразимых законов287. В сущности, в ней так же мало математического, как в физике Аристотеля. Что касается проблемы свободного падения тяжестей, то в «Первоначалах…» о ней умалчивается.

Случайность ли это или закономерность? Этот вопрос кажется нам важным.

Решение переходить лишь от одного ясного положения к другому, продвигаясь в установленном порядке и начиная с начала, т. е. «с идей наиболее простых и легких», как известно, подразумевает, что природа всецело интерпретируется математически – что практически означает геометрическую288интерпретацию. Это решение также подразумевает, что все понятия, явно и неявно используемые в физике, необходимо систематически развивать, отстраивать или реконструировать исходя из ясных и отчетливых идей. Наконец, оно подразумевает решительный отказ от всех «смутных» идей, которыми злоупотребляет физика – даже математическая.

Об этих новых убеждениях Декарта со всей ясностью свидетельствуют письма к Мерсенну.

пишет он 12 сентября 1638 года289. И в своей знаменитой критике Галилея, в которой Декарт нехотя признает, что Галилей «философствует гораздо лучше, чем толпа»290, Декарт прежде всего ставит ему в упрек то, что тот действовал «беспорядочно» и не сумел довести до конца анализ используемых понятий 291, сохраняя их таким образом и используя в таком виде (так же как понятие тяжести и пустоты), который, скажем так, прямо выдает их эмпирическое происхождение, вместо того чтобы попытаться их реконструировать исходя из ясных и отчетливых идей – чисто рассудочных идей протяженности и движения.

Уже осенью 1631 года Декарт пишет Мерсенну:

Необходимо объяснить quid sit gravitas, levitas, durities и т. д., и необходимо объяснить все это исходя из понятия движения – наиболее простого понятия, которым мы располагаем294.

Парадоксальное утверждение: не была ли проблема движения философской проблемой по меньшей мере со времен Аристотеля? Разве огромные тома De Motu295не заполняют философские библиотеки? Декарт вполне понимал спорный характер своего утверждения. Кроме того, говорит Декарт, он вовсе не имеет в виду движение, о котором говорят философы. Речь идет о чем-то совершенно ином.

Философы провинились еще в одном проступке. Так,

Отсюда очевидным образом следует, что движение есть не процесс, а состояние [status]; именно в качестве такового в новом «Мире», построенном Декартом, оно следует законам, которые «в древности» применялись к состояниям. Также первое из «правил», сообразно которым Бог приводит материю в действие, звучит так:

Этот закон сохранения движения небезызвестен философам. Напротив, они допускают его в отношении многих явлений, среди которых покой,

Декарт был совершенно прав: его движение-состояние, движение классической физики, не имеет более ничего общего с движением-процессом аристотелевской и схоластической физики. И именно в этом состоит причина, по которой они подчиняются в своем бытии совершенно различным законам: в то время как движение-процесс в строго упорядоченном Космосе Аристотеля очевидным образом нуждается в поддерживающей его причине, в Мире-протяженности Декарта движение-состояние, очевидно, сохраняется само по себе и продолжается бесконечно и прямолинейно в беспредельности совершенно геометрического пространства, которую открыла перед ним картезианская философия.

Опять же, нам нет необходимости настаивать на важности и определяющем характере работы Декарта, которая небывалой решительностью достигает разрушения Космоса и предлагает набросок новой онтологии. Но взглянем теперь на обратную сторону медали.

Движение, описываемое Декартом, наиболее ясная и простая для понимания вещь, – это, как он утверждает, не то движение, о котором говорят философы. Но это также и не то движение, о котором говорят физики, и это не движение физических тел – речь идет о геометрическом движении. Кроме того, это движение геометрических объектов: движение точки, которая проходит по прямой линии, движение прямой, которая описывает круг… Но такие движения, в отличие от движений физических, не имеют скорости и не протекают во времени. Крайняя геометризация – этот первородный грех картезианского мышления – приводит к вневременности; она сохраняет пространство и элиминирует время301, разрушает реальную сущность, превращая ее в геометрическую. Но реальность берет реванш.

Закон свободного падения тел – в том виде, в котором его когда-то сформулировали Декарт (оставим в стороне тот факт, что он допустил при этом ошибку) и Бекман, или в том виде, в котором его в то же время сформулировал Галилей, – несомненно, был «абстрактным», т. е. это был закон, который не мог бы реализоваться как таковой в нашем повседневном опыте. В самом деле, этот закон предполагает существование пустоты; и строго говоря, он действует только в пустоте, так как сопротивление воздуха не учитывается. Кроме того, как это было четко сформулировано Декартом, этот закон предполагает, что действие тяжести всегда равно самому себе. Это положение можно было бы допустить лишь при условии, что нам неизвестна истинная природа тяжести. Однако Декарту она уже была известна: тяжесть вовсе не является простым и конечным качеством тела, ни проявлением того, что тяжелое тело притягивается Землей. Она возникает из-за давления – оттого, что тело толкается к Земле скоплением частиц, тонкой материей, которая вращается вихрем вокруг земного шара302. Таким образом, мы видим, насколько допущение пустоты противоречит здравому смыслу: пустота не только сама по себе невозможна; признавая ее существование, мы не только будем вынуждены допустить смутную идею и магическую идею дальнодействия (сила притяжения), но кроме того, пустота ни в коей мере не облегчала бы свободное падение тел – напротив, она делала бы его невозможным:

Тем не менее в том, что Декарт некогда «сообщил» Мерсенну касательно падения тяжестей, он не только не допускает пустоту, но также

Отсюда следует, что ускорение не равномерно; таким образом, рушится само основание рассуждения.

Можно было бы удивиться тому, что Декарт, казалось бы, настолько плохо понимает собственный закон относительности движения, который он тем не менее будет утверждать expressis verbis305. Мы также могли бы удивиться тому, что он говорит о природных силах… ведь во Вселенной Декарта – в мире овеществленной геометрии существует лишь одна «природная сила» – это Движение. Но для этой силы во Вселенной Декарта существует лишь один способ сообщения между субстанциями – соприкосновение, и лишь один способ действия – толчок. Однако очевидно, что сила толчка, которой одно тело подвергается со стороны другого тела, движущегося с данной скоростью, зависит от его собственного состояния движения. Поэтому последовательные толчки, которые испытывает падающее тело, будут все более ослабевать, и его скорость, вместо того чтобы бесконечно возрастать, достигнет предела – скорости самой тонкой материи. Вот как в действительности объясняется ускорение свободно падающего тела:

Однако, так как механизм свободного падения сводится к механизму толчка, очевидно, что природа, т. е. физическое устройство тяжелого тела, должна играть в этом определяющую роль. Действительно, подобно тому как тела больше или меньше пропускают свет, они также оказывают большее или меньшее сопротивление проходящим сквозь них частицам тонкой материи, а значит, они в большей или меньшей степени претерпевают их толчки. Отсюда следует, что они падают с неравной скоростью. И действительно, Декарт пишет Мерсенну:

Возможно. Но что это за истина? Каким образом падают тела in rerum natura?310

Прежде всего, Декарт надеется, что он сумеет

Но проходят годы, и Декарт видит, что это куда сложнее, чем он думал. Он наверняка знает, что Галилей ошибался, думая, что все тела падают с одинаковой скоростью. Он также ошибался, полагая, что движения не зависят одно от другого. В теории это, может быть, и так. Но вот в действительности…

Правда на стороне Декарта: сопротивление воздуха поддерживает тела, которые движутся сквозь него. Но как быть с точным вычислением? Декарту не удается его привести, и он меланхолично пишет Мерсенну:

Безусловно. Но Декарт располагает этими «истинными принципами физики», и ему также известно, что такое тяжесть. Почему же в таком случае он отказывается отвечать? Потому что это слишком сложно. Потому что в физике, которую он выстраивает, – в физике полноты и непрерывности – все зависит от всего, все на все мгновенно воздействует. Нельзя изолировать какой-то феномен, и, как следствие, нельзя сформулировать простые законы в математической форме315.

Феномены нельзя изолировать. Таким образом, нельзя построить «абстрактную» физическую теорию, подобную галилеевской. Абстракция, пренебрегающая сложностью конкретного, действительного случая, совершенно правомерна в мире Галилея – в архимедовом мире. Она позволяет ему разрабатывать простые, идеальные случаи, исходя из которых он будет объяснять конкретные и сложные случаи. Но Декарт смог построить лишь «конкретную» физику. Галилеевская абстрактность не привела бы его к простому случаю – она привела бы его к немыслимому случаю. Чтобы сделать нечто подобное тому, что сделал Галилей, ему бы следовало изучать не простой, а общий случай316. И это – изучение движения предмета внутри текучей среды – уходит далеко за пределы имеющихся математических средств. Декарт выражает эту мысль, говоря, что это выходит за границы человеческого познания. Экспериментальное исследование также невозможно. Как можно измерить – в сущности, важнейшую величину в данной проблеме – скорость движения тонкой материи?

Итак, поразительным образом Декарт, которому не удалось вывести точный закон свободного падения, потому что он не понял новой идеи движения, предложенной Бекманом, и не смог совместить физическое (каузальное) исследование феномена свободного падения со своим математическим анализом, отступает в тот самый момент, когда, в силу полного разъяснения идеи движения, ему удается сформулировать фундаментальный принцип науки Нового времени – принцип инерции! И дело опять же в том, что он не смог сохранить равновесие: отождествляя протяженность и материю, он заменил физику геометрией. И вновь – крайняя геометризация. Устранение времени. Именно в этом заключается причина, по которой физика ясных и отчетливых идей, физика, которая возвестила реванш Платона, зашла в тупик – аналогичный тому, к которому пришел Платон317.

3. И снова Галилей

Теперь вернемся к Галилею.

Во фрагменте, который включен во второй том «Сочинений»318и вытекает из первой части его «новой науки» и который, впрочем, дословно воспроизводится в «Беседах и доказательствах», Галилей пишет:

Галилеевское определение равноускоренного движения постулирует expressis verbis324непрерывное возрастание скорости – начиная с покоя325; говоря словами Галилея, это определение подразумевает, что тела «проходят все степени скорости и замедления» – что означает, что в начале его движения тело движется бесконечно медленно. Эта идея, которую Галилей допускал еще во время пизанского периода, воспринималась лучшими умами того времени как странная и неправдоподобная326. Можно ли, в самом деле, допустить, что движение может совершаться бесконечно медленно? Можно ли представить себе непрерывный переход от покоя к движению, иными словами, переход от ничто к нечто? Разве не следует, напротив, допустить, что в физической реальности существует минимум движения, соответствующий минимуму действия327? Сам Кавальери сомневался и требовал этому объяснения328.

Вопрос Кавальери не застал Галилея врасплох. В цитированных нами ранее отрывках он сам приводит возражение329:

Все это может показаться странным и даже абсурдным, однако,

Опыт330 (стоит ли пояснять, о каком опыте идет речь – ведь Галилей почти всегда говорит о мысленном эксперименте) состоит в следующем. Представим себе вбитый в землю кол, на который падает груз; отметим, что движение опускающегося кола зависит от скорости, с которой его ударит груз. Из того, что груз, падая с очень небольшой высоты, не произведет или почти не произведет никакого эффекта, мы заключаем, что кол движется (почти) бесконечно медленно.

Этот аргумент из опыта, который мы воспроизвели in extenso331, очень нравился Галилею, и он вернется к нему в «Беседах…» почти в том же виде; однако он прекрасно понимал, что этот аргумент не может считаться доказательством. Галилей также подкрепляет свой «эксперимент» следующими соображениями332:

Не-неприятие и даже весьма большую вероятность этих «случаев» можно объяснить

В основе этого странного рассуждения, очевидно, лежит то, что оно, по сути, пытается доказать, и, кроме того, оно допускает как само собой разумеющееся, что тела, падающие с определенной высоты, всегда достигают одной и той же степени скорости, каким бы ни был путь, по которому они следовали, – перпендикулярным или наклонным334.

«Диалог…» – произведение, которое едва ли можно назвать вполне научным335, – ловко обходит проблему непрерывности. Однако в «Беседах…» попытки возобновляются; в самом начале Книги II третьего дня, содержащей анализ ускоряющегося движения, друг Галилея, Сагредо, обращается к нему со следующим возражением:

Совершенно ясно, что на кон поставлены права математики в естествознании. Сагредо хорошо известно, что в чистой геометрии или в чистой кинематике мы имеем право говорить о бесконечной последовательности – дробных – величин, заключенных между нулем и некоторым числом, мы даже не имеем права поступать никак иначе. Но по какому праву мы переносим эти абстрактные рассуждения из области математики в действительность? Сагредо далее продолжает338:

Приводя аргумент против абстрактного рассуждения о движении, Сагредо обращается к свидетельству опыта. И тем же самым ему отвечает Галилей340 – он также обращается к опыту, точнее, предлагает провести опыт341: