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

Б. Экспериментальная статика Архимеда

Пьер Дюгем в «Происхождении статики» пишет: «Со времен античности физики, которые начинали заниматься проблемами равновесия, пытались решать их двумя совершенно различными методами.

Аристотель, в меньшей степени геометр, чем философ, видит в равновесии только частный случай движения; статика никоим образом не является автономной наукой, она не имеет независимых принципов, будучи только главой динамики; ее положения должны быть выведены из общих законов, управляющих местным движением.

Архимед, в большей степени геометр, чем философ, направляет усилия своего мощного гения не столько на глубокое проникновение в природу вещей, сколько на строгую связь положений, целиком выведенных из ясных и неопровержимых аксиом» 57 . Дюгем находит, в соответствии с этим, два направления, две линии в развитии статики: линию динамиков-интуитивистов и статиков-дедуктивистов, аристотелевскую и архимедовскую. Это разделение стало довольно традиционным у историков науки, хотя еще часто «Механические проблемы» и расцениваются как только предчувствие истинных проблем (либо вообще как «детский лепет» и наследие «магического» мышления 58 ). И. Д. Моисеев в «Очерках развития механики» связывает эти два направления (кинематическое и статическое) с двумя родами практических задач, решение которых предполагало известную механику: с одной стороны, проблемы движения (кинематизм) простейших машин и расчеты архитектурных сооружений, с другой — расчеты равновесия подпертых и подвешенных тел (статика) 59 . Согласен с Дюгемом и В. П. Зубов 60 , который, впрочем, гораздо глубже понимает теоретический смысл «кинематического направления».

После открытия и тщательного анализа средневековой «науки о весах», проведенного П. Дюгемом, Дж. Вайлати, М. Куртце, Е.Мооди, М. Кладжеттом и другими, уже нельзя было далее игнорировать глубокую связь, существовавшую на протяжении веков между этими «направлениями». Поэтому стали говорить о попытках объединить их, разработать аристотелевский «динамизм» геометрическими методами Архимеда 61 . Ф. Крафт в своей книге, озаглавленной «Динамический и статический методы в античной механике», рассматривает механику Герона как попытку синтеза обоих методов. При этом он считает, что Архимед «смог опровергнуть» динамический подход Аристотеля и впервые основал статику как аксиоматико-дедуктивную дисциплину 62 .

Помимо совершенно внешней оценки исторических явлений в этом подходе сказывается еще и современный пиетет перед формальной структурой теории, который в конечном счете сводится к отождествлению этой структуры с наукой самой по себе. При этом любое движение научной мысли либо заталкивается в интуитивно-психологическую тьму, либо выпроваживается во «внешнюю» сферу экспериментального сравнения теории с действительностью, как будто судьба теории, содержащей в себе все каноны логичности, может решаться чем-то «надтеоретическим» или «внетеоретическим».

Для многих (например, для Маха) ясно, что «Механические проблемы» «прекрасно характеризуют интеллектуальную ситуацию, знаменующую собой начало научного исследования» 63 . Но, признавая своеобразие этой ситуации, говорят, что именно «Архимед — подлинный основатель статики как теоретической дисциплины»...» 64 Иными словами, «динамизм» или «кинетизм» перипатетиков оказывается дотеоретической стадией, и оба «направления» уже не являются равноправными. Крайне утрированную форму этого мнения мы находим у С. Я. Лурье. «Архимед... понял,— пишет он (как будто Архимед приехал в Сиракузы из Флоренции XVII в.),— что при тогдашнем состоянии науки (?) в области динамики дальше беспочвенных фантазий и произвольных допущений пойти нельзя. Поэтому он принципиально ограничивает себя изучением законов равновесия: нахождением центров тяжести и исследованием уравновешенного и неподвижного рычага. Архимед является, таким образом, основателем новой науки — статики» 65 .

По нашему мнению, «кинематизм» и «геометризм» в античной статике представляют собой не разные психологические направления и не просто последовательные ступени теоретизации, а две формы одной и той же теории, взаимопереход которых и составляет специфику античной статики как общей науки о движении, т. е. статики, включающей в себя и кинематический и динамический момент.

Подобно тому, как «технологи» и «механики» создавали теорию движения своих машин, анализируя условия равновесия рычагов, блоков, клиньев и конструкций из них, архитекторы и строители исследовали равновесие и устойчивость своих конструкций, исходя из возможных смещений, ! которые нужно предотвратить 66 . И там, и здесь основным теоретическим аппаратом была геометрия подвижного равновесия. Чтобы подвинуть груз с помощью рычага, надо было двигать его по определенному пути и, наоборот, нужно было сначала определить возможные пути движения колонн, столбов, балок и опор, чтобы знать, в каких точках их следует соединить для достижения устойчивого равновесия. Безусловно, прав Н. Д. Моисеев, когда связывает «кинематическую» линию с практической механикой, а «геометрическую» — с архитектурой и строительством, но все дело в том, что их теоретическая основа была по сути одна и та же.