ГЛАВА 2. СРЕДНИЕ ВЕКА

МЕХАНИКА

1. МЕХАНИКА У АРАБОВ

У арабов, создавших огромную империю, после первого периода презрительного недоверия к греческой культуре (им приписывают сожжение Александрийской библиотеки в 640 г.) примерно с 750 г. наступил период увлечения ею. На первом этапе ассимиляции, продолжавшемся немногим более столетия, труды греческих ученых были переведены на арабский с греческого и сирийского языков. В это же время в новых столицах - Дамаске и Багдаде - были основаны школы по образцу александрийской. После этого началось самостоятельное развитие арабской науки, интересы которой в первую очередь были направлены в область теологических проблем, а затем уже в область естественнонаучных.

Греческое происхождение науки естественным образом толкало арабских физиков к исследованию проблем механики и оптики - тех двух разделов физики, которые, как мы видели, с успехом были развиты в Греции. Но, как мы покажем позднее, по-настоящему серьезным прогресс арабской науки был лишь в оптике.

В общей механике арабы следовали Аристотелю и не внесли в нее сколько-нибудь значительных изменений. Не питаемое новыми идеями искусство арабских механиков, как и в Александрии, растрачивалось на создание игрушек, автоматов, часов с колесами и гирями. В X веке мусульманский мир внес некоторый вклад в гидростатику. Астроном Аль-Наиризи (в латинском написании - Анариций, ум. в 922 г.) написал трактат об атмосферных явлениях. Его современник Аль-Рази (ум. в 923 г.), живший в Багдаде, ввел в употребление гидростатические весы для определения удельного веса, что особенно интересовало арабских физиков п привело к введению «рейтера» в точных весах.

В частности, известный математик и астроном Аль-Бируни (973-1048) определил с замечательной точностью удельные веса 18 драгоценных камней и металлов. Кроме того, он объяснил действие артезианских колодцев, связав его с принципом сообщающихся сосудов; следует сказать, что на Западе артезианские колодцы еще не были известны, они появились там лишь в 1126 г. в Лилье (Артуа).

Аль-Хазини, деятельность которого развертывалась между 1115 и 1121 гг., написал замечательный трактат - «курс» средневековой физики (Автор имеет в виду «Книгу о весах мудрости», написанную Аль-Хазини в 1121 - 1122 гг. - Прим. перев), в который вошли таблицы удельных весов твердых и жидких тел, описания опытов по взвешиванию воздуха, наблюдения явления капиллярности, описание применения ареометра для измерения плотности жидкости. Однако влияние его на развитие западной физики весьма сомнительно.

2. УНИВЕРСИТЕТЫ

Еще до Аль-Хазини в арабском мире начался упадок физики, столь же быстрый, как и ее взлет. Но контакты с арабами и расцвет экономической деятельности к тому времени привели к интеллектуальному пробуждению в Испании, Лотарингии, Франции, Шотландии. В Италии были созданы первые учреждения, служащие для распространения и расширения знаний, - университеты. В 1100 г. университет в Болонье уже достиг славы. К этому времени приобрел известность и Парижский университет. По образцу университетов Парижа и Болоньи были созданы университеты в Падуе (1222 г.), Оксфорде (1229 г.), Кембридже, Неаполе, Риме и т. д.

Примерно между 1125 и 1280 гг. в Испании и Италии были переведены труды Аристотеля, Евклида и Птолемея, одностороннее изучение которых привело к развитию схоластики. В это время труды Архимеда и Герона почти наверняка еще не были известны, так что все изучение механики было основано на трудах Аристотеля и «Проблемах механики», которые также приписывались Аристотелю.

Пьер Дюэм (1861-1918) на основе изучения многочисленных рукописей, хранящихся в библиотеках Франции, в первую очередь в Национальной библиотеке в Париже, приписывает в своих объемистых и весьма глубоких работах этим первым университетам и школам заслугу не только в сохранении и освоении достижений классической физики, но и в создании фундамента современной физики, которая, по его мнению, диалектически развилась из аристотелевой физики. К сожалению, ценнейшие рукописи французских библиотек еще не опубликованы, так что полный их обзор невозможен. Тем не менее некоторые доводы Дюэма спорны и его антигалилеева позиция представляется не всегда достаточно обоснованной.

3. ПЕРВЫЕ ШКОЛЫ МЕХАНИКИ НА ЗАПАДЕ

Таким образом, не подвергая сомнению достоинства работ Дюэма, следует признать, что влияние этого периода на последующих физиков все еще спорно и, во всяком случае, его вклад в современную физику весьма незначителен.

Первый существенный успех связан с именем Р1ордана Неморария, о личности которого почти ничего не известно: мы не знаем ни его национальности, ни даже времени жизни (обычно его относят к периоду между XI и XIII веками). Дюэм разыскал в библиотеках Франции различные труды по статике, приписываемые Иордану, для которых характерно систематическое применение понятия gravitas secundum situm, т. е. изменения силы тяжести тела в зависимости от его положения. Иными словами, Иордан заметил, что сила, с которой тело давит на горизонтальную плоскость, на которую оно опирается, уменьшается, если эту плоскость наклонить, и чем больше она наклонена, тем эта сила меньше. Здесь впервые появляется понятие о составляющей силы тяжести тела в определенном направлении. Согласно Дюэму, этот принцип приводит Иордана к принципу виртуальных работ, который сформулирован в таком виде: если определенный груз может быть поднят на определенную высоту, то груз, в k раз больший, можно поднять на высоту, в k раз меньшую.

Другой Иордан, быть может ученик первого (Дюэм называет его почему-то «предшественником Леонардо»), ввел понятие статического момента, которое было еще у Архимеда (гл. 1, § 4), и рассмотрел его применение к равновесию коленчатого рычага и к наклонной плоскости. Заметим, что в изданной в 1565 г. брошюре Тартальи этому второму Иордану приписывается установление точного условия равновесия тела, опирающегося на наклонную плоскость. Интересно, что Тарталья привел это положение как свое собственное в 1546 г. в труде «Проблемы и различные изобретения».

В XIII веке начались особенно усиленно продолжавшиеся в течение всего последующего XIV века долгие и скучные схоластические споры о физике Аристотеля и о критических замечаниях Филонова (гл. 1, § 13). Главными действующими лицами здесь были Альберт Великий (1206-1280), Фома Аквинский (1226-1274), Уильям Оккам (1280-1347), Иоанн Буридан (1297-1358). Ценность их трудов прежде всего в том, что они широко распространили аристотелеву физику со всеми ее достоинствами и недостатками.

Из фактов, представляющих особый физический интерес, отметим, что Альберт Саксонский, преподававший в Сорбонне с 1350 по 1361 г., предпринял попытку классифицировать движения, различая движения поступательное и вращательное (для последнего дано точное определение угловой скорости), равномерное и переменное. В его время и с его участием было создано понятие движения uniformiter difiormis, или, как мы его теперь называем равномерно-переменного движения.

Наибольший вклад в изучение равномерно-переменного движения в период средневековья внес Никола Орезм (ок. 1328-1388). Применив впервые в истории науки графическое представление движения, соответствующее современному методу координат, он установил закон,используемый и сейчас и связывающий для равномерно-переменного движения пройденный движущимся телом путь со временем, затраченным на его прохождение.

Одновременно с Парижской школой развертывалась деятельность в-Оксфорде, где, по-видимому, Уильям Гейтсбери (начало XIV века) ввел понятие ускорения, а Уильям Коллингем сформулировал общий закон нечетных чисел, характеризующий равномерно-переменное движение.

Позднейшим последователем Оксфордской школы был Доменико Сото -(1494-1560), который в комментарии к Аристотелю без какого-либо обоснования принимает, что движение падающего тела является равномерно-переменным, и дает для пройденного падающим телом пути закон, совпадающий с современным.