Ашот Григорьян - Механика от античности до наших дней

• Название: Механика от античности до наших дней
• Автор: Ашот Григорьян
• Издательство: Наука
• Жанр: Физика
• Год: 1974

Книга состоит из очерков, популярно излагающих историю эволюции теоретической механики от античности до наших дней. Она включает очерки античной механики, механики средневекового Востока и Европы эпохи Возрождения, механики XVII — XX вв. Отдельные главы посвящены достижениям механики в России и СССР. В книге рассматриваются классические понятия массы, силы, импульса, скорости, ускорения и т. д.

---

Тем не менее носители господствовавшей в Византии идеологии — служители церкви — относились к познанию законов природы с тем же безразличием, как и их коллеги в Западной Европе. Иоанн Дамаскин (VIII в.) писал, что решение различных проблем мироздания не столь уж существенно; важно признавать, что все сущее определяется деятельностью творца. Исторические условия, сложившиеся в Византии, также не способствовали дальнейшему развитию античного научного наследия.

В VI в. после закрытия языческих школ многие греческие ученые эмигрировали в Иран; та же участь несколько раньше постигла сирийских несториан. Это содействовало распространению накопленных в античную эпоху знаний на Ближнем Востоке.

Завоевательные войны арабов, начавшиеся в первой половине VII в., привели к тому, что к концу 30-х годов VIII в. в состав Арабского халифата кроме Аравии вошли Иран, Сирия, Египет, Палестина, Северо-Западная Африка и Пиренейский полуостров (т. е. значительная часть бывшей Римской империи), большая часть территории Средней Азии, Армения, Северо-Западная Индия. Арабское завоевание привело к распространению среди покоренных народов языка и религии арабов (ислама) и в ряде областей сопровождалось массовым уничтожением памятников науки и искусства. Это относится к территории Средней Азии, в особенности Древнего Хорезма. Там были не только физически уничтожены служители домусульманского культа — зороастризма, в руках которых главным образом была сосредоточена научная деятельность, но и погибли многочисленные письменные памятники.

Однако в дальнейшем одновременно с распространением арабского языка и ислама на территории Арабского халифата начала складываться научная традиция, основанная как на античном наследии, проникшем на Ближний и Средний Восток в связи с эмиграцией греческих ученых, так и на научных достижениях покоренных народов. Хотя огромный халифат вскоре распался на ряд отдельных государств, в них сохранился арабский язык, ставший языком науки, которую принято называть арабской.

IX—XII века — период наибольшего подъема развития науки в арабоязычных странах. Багдад, столица халифата, превратился в крупный научный центр со школами, библиотеками и находящимся под покровительством халифа «домом мудрости». В IX—X вв. здесь трудилась большая группа ученых, переводчиков и переписчиков, которая работала над переводом и комментированием произведений Платона, Аристотеля, Гиппократа, Евклида, Архимеда, Птолемея. Переводы с греческого, а также с сирийского языка, на котором до ученых стран ислама дошла значительная часть античной научной литературы, сыграли огромную роль в развитии средневековой науки. Во многих случаях они были единственными источниками, по которым Западная Европа смогла познакомиться с античной наукой.

В науке стран ислама на первый план вышла вычислительного характера математика и в таких областях, как связанная с коммерцией арифметика, алгебра, приближенные вычисления, учение о числе, тригонометрия, был значительно превышен уровень, достигнутый в свое время александрийскими учеными. Значительное развитие на Востоке получили астрономия, оптика и химия.

К IX—XII вв. относится творчество таких крупнейших ученых восточного средневековья, как братья Бану Муса, Сабит ибн-Корра, ал-Бируни, Абу Али ибн-Сина (Авиценна), Омар Хайям, ал-Хазини. Каждый из них, будучи автором трудов по математике и астрономии, в то же время внес известный вклад в механику.

Развитие механики в странах ислама, как и развитие математики, началось с перевода и комментирования сочинений античных авторов (Аристотеля, Герона[5]) и в дальнейшем шло по тем же основным направлениям, что и в античной механике. Это обусловлено не только силой традиции, в некоторых культурных зонах Востока почти непрерывной, но и примерно одинаковым характером и уровнем развития техники. Целый цикл работ, посвященных общим понятиям механики (главным образом сущности движения), ведет начало от перевода и комментирования Аристотеля. Эти вопросы затрагиваются в той или иной степени и в трактатах, посвященных частным вопросам механики.

Это комментирование было в значительной степени тем фундаментом, на который опиралась созданная впоследствии в Западной Европе теория «импетуса». Зачатки этой теории можно найти у александрийского ученого VI в. — неоплатоника Иоанна Филопона (Иоанна-Грамматика). В своем комментарии к «Физике» Аристотеля Филопон, возражая Аристотелю, утверждает, что для объяснения брошенного тела нет необходимости вводить представление о посредствующей роли промежуточной среды. Он говорит о «движущей силе», которая непосредственно, независимо от среды, сообщается телу и поддерживает его движение, когда оно уже не соприкасается с источником этого движения. Повседневная практика показывает, что среда (например, воздух) обычно не помогает, а препятствует движению. Филопон считал, что именно орудие, с помощью которого брошено тело (рука, бросающая камень, лук, из которого выпущена стрела), — источник «движущей силы», но оно сообщает ее не среде (например, воздуху), а самому брошенному телу. И скорость тела (вопреки Аристотелю) как при бросании, так и при падении определяется только «движущей силой». Сопротивление среды только уменьшает эту скорость, так что она становится конечной. В качестве примера движения без сопротивления Филопон приводит движение небесных тел. Теория Филопона послужила объектом нападок со стороны его современника Симпликия. Симпликий возражал ему в «Расхождениях с Иоанном-Грамматиком», которые приложены к его собственным комментариям к «Физике» Аристотеля.

Влияние теории «движущей силы» можно проследить по многочисленным сочинениям ученых стран ислама, посвященным различным разделам механики. Она оказала значительное влияние на формирование соответствующих понятий механики на средневековом Востоке.

АБУ АЛИ ИБН-СИНА (ок. 980-1037)

Среднеазиатский философ, врач, естествоиспытатель и поэт. Ибн-Сина оказал большое влияние на средневековую арабскую и европейскую философию 

Среди комментаторов Аристотеля в первую очередь можно назвать Ибн-Сину и ал-Бируни. До нас дошла переписка Ибн-Сины и ал-Бируни в связи с комментированием сочинений Аристотеля. Она состоит из двух серий вопросов ал-Бируни и ответов Ибн-Сины. Десять из них относятся к трактату Аристотеля «О небе», остальные восемь — к «Физике»{44}.

Ал-Бируни подвергал сомнению и тезис Аристотеля о том, что тело, которому свойственно круговое движение, не может обладать ни тяжестью, ни легкостью, и всю его космологическую систему.

Ибн-Сина, следуя Аристотелю, считал, что небесная сфера не может стремиться вниз или вверх и, находясь в своем «естественном месте», не обладает ни легкостью, свойственной элементам, стремящимся вверх, ни тяжестью, свойственной элементам, стремящимся к центру Вселенной. Ибн-Сина, как и Аристотель, считал, что тяжелые элементы стремятся к центру Земли, а легкие удаляются от него. Ал-Бируни же полагал, что все без исключения тела стремятся к центру. Ибн-Сина противопоставляет круговое движение, как «насильственное», вызванное неким внешним «двигателем», прямолинейному, т. е. «естественному». Однако в своих рассуждениях об этом «первом двигателе» Ибн-Сина считал, что хотя он и необходим, но не может быть в отношении природы причиной «насильственного» движения. Движение как таковое Ибн-Сина определял как постепенное изменение состояния тела, а движение в пространстве, т. е. механическое движение, рассматривал как часть движения вообще.

Интересные мысли о движении высказал Ибн-Сина в физическом разделе своей «Книги знания»: «Тело не может перемещаться с одного места на другое посредством одного толчка, так как тело разделяется на части и частями отделяется от своего места, а то, что отделяется по частям, не может быть в результате одного толчка… Все, что движется, или движется чем-то извне (например, стрела из лука, вода при нагревании огнем), или движется само по себе (например, камень, падающий сам, или горячая вода, которая сама становится холодной). Движение того, что само движется, происходит не в его телесности, а только в его состоянии и форме. Если бы оно происходило в его телесности, то движение должно было бы быть постоянным и равным для всех тел. Стало быть, оно происходит из какой-то силы»{45}.

Ибн-Сина, развивая теорию Филопона, определяет «силу, которая передается брошенному телу», как некое «качество», с помощью которого тело отталкивает все, что мешает ему двигаться в некотором направлении. Он называет ее также «заимствованной» силой. Это качество, которое бросающий передает брошенному телу так же, например, как огонь при нагревании воды передает ей тепло[6].

Ибн-Сина вносит два существенных добавления в теорию Филопона. В то время как Филопон утверждал, что при движении тела в пустоте его «движущая сила» постепенно иссякает, Ибн-Сина считал, что при отсутствии всяких помех этой силе «насильственное» движение, источником которого она является, может продолжаться бесконечно. Ибн-Сина сделал попытку количественно выразить величину «движущей силы», говоря, что тела, движимые данной «силой», перемещаются со скоростями, обратно пропорциональными их весам, а тела, перемещающиеся с заданной скоростью, проходят (несмотря на сопротивление воздуха) расстояния, прямо пропорциональные их «тяжестям».