Анатолий Ахутин - История принципов физического эксперимента от античности до XVII века

Понятно в связи с этим, почему сразу же за этим диалогом следует знаменитый мысленный эксперимент Сальвиати, в котором формируется фундаментальное понятие «инерции движения», данное в виде локального принципа инерции (движение по плоскости, параллельной плоскости Земли)

Сальвиати просит Симпличио представить себе гладкую, как зеркало, и твердую, как сталь, плоскость, наклоненную к горизонту, на которой находится совершенно круглый шар из весьма твердого и тяжелого вещества, например, из бронзы. Устранив таким образом «случайные помехи», связанные с телами, Сальвиати предлагает отвлечься от сопротивления воздуха и «всех случайных помех, какие могут встретиться» (I, 245). Симпличио понимает, что естественное движение шара вниз по наклонной плоскости было бы ускоренным, тогда как насильственное движение вверх — замедленным и могущим происходить только в силу «переданного ему импульса». Он понимает также (имеется в виду, что это пока не выходит за рамки традиционного способа понимания), что чем меньше угол наклона плоскости, тем большее расстояние может при равных начальных импульсах пройти вдоль нее движущийся наверх шар. На горизонтальной плоскости, говорит Симпличио, «тело оказалось бы безразличным по отношению как к склонности к движению, так и противодействию ему» (I, 246). И если придать телу импульс движения...— подталкивает его Сальвиати. Тогда, отвечает Симпличио, тело будет равномерно двигаться по плоскости «столь долго, сколь велика длина такой поверхности без спуска и подъема». Итак, рассуждая по-аристотелевски, Симпличио неожиданно для себя пришел к выводу, что причина нужна только для ускорения или замедления движения, но не для самого равномерного движения по плоскости, одинаково отстоящей от центра Земли, поскольку такое движение не является ни естественным, ни насильственным 48 .

После этого эксперимента уже легко разобрать мысленный опыт с кораблем, движущимся равномерно по гладкой и концентричной поверхности Земли — морю, ибо «умным очам» Симпличио открылось движение, «вложенное» движением корабля в камень, находящийся на вершине его мачты. Он может это открыть, ибо это движение было вложено также и в него самого в процессе того преобразования, которому подверглось аристотелевское падение камня на галилеевских наклонных плоскостях.

Благодаря такому ходу мысли, яснее видна связь между принципом инерции и принципом относительности. Простое «моделирование» движения Земли (движущаяся тележка, скачущая лошадь, плывущий корабль) еще не создает такого явления, которое могло бы быть иллюстрацией принципа относительности. Каждый раз необходимо открыть особый «механизм», посредством которого в брошенное тело вкладывается дополнительный импульс, связанный с движением бросающего тела. Сводя в экспериментах с наклонными плоскостями все многообразные помехи и препятствия движению к единственному и контролируемому фактору — углу наклона, Галилей формулирует основной закон «механизма» передачи импульса — закон сохранения импульса. Проводя только что описанный эксперимент, Галилей открывает принцип, лежащий в основе этого закона, хотя непосредственно из него и не следующий,— это более общий принцип инерции движения. Наконец, лишь после того, как этот принцип «запечатлелся в воображении» и Симпличио может уже представить себе инерциальные движение как равномерное движение корабля по абсолютно гладкой поверхности моря, можно сформулировать для такого движения принцип относительности, а именно утверждение о независимости всех физических законов системы от движения, в котором она участвует, если только это движение инерциально. Поэтому сразу же вслед за этим экспериментом следует знаменитое описание мысленного эксперимента, иллюстрирующего галилеевский принцип относительности 49 .

В дальнейшем эта «сократовская миссия» эксперимента выступит для нас еще конкретнее. В противоположность мнению эмпирической гносеологии, теоретическое творчество новой науки не вступает в контакт с «миром опыта» лишь в начале и в конце своей автономной деятельности. Эта видимость, давно уже заподозренная в своей очевидности, происходит скорее от того, что классическая физика так органически усвоила метод сократического эксперимента, что перестала даже ощущать его присутствие в своей деятельности и часто не замечает экспериментальную сущность своих теоретических понятий и образов.