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

Теперь гидростатика Архимеда, может быть, и не покажется нам родившейся из его головы в готовом виде.

Независимость действия тела от его формы и абстрактное определение величины объема; понятие тяжести тела, никак не связанное с его формой или объемом и характеризующее только вещество; наконец понятие равновесия, существующего не только на весах, но возможное как компенсирующее взаимозамещение тел,— все это подготовило исходную идеализацию архимедовой гидростатики.

«Предположим, что жидкость имеет такую природу, что из ее частиц, расположенных на одинаковом уровне и прилежащих друг к другу, менее сдавленные выталкиваются более сдавленными, и что каждая из ее частиц сдавливается жидкостью, находящейся над ней по отвесу, если только жидкость не заключена в каком-нибудь сосуде и не сдавливается еще чем-нибудь другим»,— так начинает Архимед свое знаменитое сочинение «О плавающих телах». Второе положение первой книги доказывает, что поверхность всякой жидкости, установившейся неподвижно, будет иметь форму шара, центр которого совпадает с центром земли (с. 328—329), т. е. аристотелево положение (только для жидкости). Ill —VII предложения представляют собой мысленные эксперименты с заданной идеализацией, анализирующие равновесное состояние двух смежных сегментов жидкостной сферы, когда в один из них помещено тело: равнотяжелое с жидкостью, более легкое или менее легкое. В результате формулируются известные законы. Наконец, первое положение второй книги формулирует принцип ареометра, который в гидростатическом равновесии значит то же, что и законы рычага в механике. Вся последующая работа Архимеда связана с нахождением равновесных положений в жидкости различных объемных фигур.

Все это до такой степени последовательно и строго определяется, исходя из установленных в начале принципов, что нам трудно понять утверждение И. Н. Веселовского в комментарии к этому сочинению, будто «Архимед чисто физически проверял условия устойчивости равновесия, не обращаясь ни к какому теоретическому критерию» (с. 578).

Практика и научный эксперимент. Экспериментальный смысл практической механики

Чтобы двигаться дальше, мы должны внимательнее присмотреться к тому отношению, которое связывает физическую теорию с техникой и практической деятельностью вообще. Это отношение совершенно неочевидно для рассматриваемой нами эпохи, и осторожность здесь тем более необходима, что не было недостатка в сочинениях, где связь эта рассматривалась поверхностно и односторонне или же вовсе отрицалась.

Мы уже видели, какую фундаментальную роль играет в системе аристотелевского теоретизирования всеобщая структура «ремесла». Речь здесь, конечно, никоим образом не идет о внешней аналогии, о простом перенесении схемы построения из одной области в другую. Следует, скорее подумать об их общем корне. Но можно задать также вопрос, где находится та точка, в которой может совершаться переход из одной области в другую, где мы находим то предметное понятие, которое оказывается общим как для человеческого ремесла, так и для «ремесла» природы? И если это понятие таково, что оно в равной мере функционирует как внутри существенных процессов природы, так и внутри человеческой практики, то последняя некоторым образом приобретает также и физико-теоретическое значение.

Мы фактически уже нашли это понятие и теперь только подведем краткий итог сказанному.

Решение Аристотелем проблемы движения в рамках общего способа античного теоретического мышления сводилось к тому, что движение понималось как частный случай и как возможность покоя. Всякий акт движения в мире компенсируется соответствующим актом противодвижения, так что в результате (в абсолютном смысле) ничто не изменяется. Таким образом, существенная форма всех физических процессов сводилась к циклам, к кругооборотам: одно возникает, или растет, или качественно изменяется за счет уничтожения, или убывания, или противоположного качественного изменения в другом, одно замещает другое в процессе передвижения. Такое движение требует внешнего источника (насилие в самой природе?), но затем может совершаться самопроизвольно, восстанавливая нарушенное состояние абсолютного покоя. Способ нарушения и восстановления равновесия определяется тем, каково это состояние равновесия, его формой (структурой). Поэтому равновесие и его свойства являются сущностью, теоретическим понятием природного движения вообще. Поскольку мы можем представить это понятие в механической схеме, его исследование — предметное или мысленное — приобретает статус физико-теоретического, экспериментального исследования. Именно поэтому мы так высоко оценивали статические исследования, которые вне такой логической перспективы выглядят обособленными и специальными исследованиями, относящимися к узкой области практического искусства — механике.