История физики, изложенная курам на смех
Шрифт:
“Авто, мото, вело, фото --
Рисовать еще охота”.
И знаете, что интересно - никакие патенты тогда еще не выдавались. Вся эта музыка началась уже при Эдисоне, который эа то и считается великим изобретателем, что изобрел “Способ получения денежек, в основе которого лежит прикарманивание изобретений (как правило, своих); патент США за номером 00001”. А до той поры у изобретателя сберегалась масса полезного времени. Это было очень на руку Леонардо. Он работал так: сделает набросочек, как курица лапой, затем накорябает рядышком несколько пояснительных слов - вот тебе и готово очередное изобретение. А посмотрел бы я, изобрел бы он хотя бы свой кардан, если бы ему пришлось оформлять заявку, сочинять формулу изобретения, заполнять акт экспертизы, да еще, чего доброго, проводить патентный поиск! Да, теперь времена уже не те.
Впрочем, задолго до теперешних времен они были, что называется, еще те. Статика тогда была выхолощена и сведена к примитивным расчетам храмовых купольных сводов. Акустика прозябала в совершенствовании качества звучания храмовых органов. А, скажем, квантовой электродинамикой еще и не пахло - ведь святые отцы без нее вполне обходились. Вот в такой обстановочке и пришлось работать Галилею. Он прославился тем, что, перегнувшись через перила верхнего яруса башни в Пизе, сбрасывал в прохожих различные предметы (башня из-за этого стала постепенно крениться в сторону, с которой у него было излюбленое местечко для этих занятий, и стала “падающей”). При этом самым интересным, конечно, был выбор правильного упреждения. Вот здесь-то, обратите внимание, и можно понять, что такое мыслитель. Другой на месте Галилея поразвлекался бы, и только. А вот Галилей, разобравшись с упреждением, подарил миру, во-первых, открытие, что тела разной массы падают все-таки с одинаковым ускорением, а, во-вторых, идею о прямолинейном и равномерном движении - при отсутствии внешних воздействий. Это было таким крупным открытием, что по этому поводу благодарные потомки установили в самом низу Пизанской башни мемориальную дощечку: “Здесь покоится начало первой в мире галилеевой системы отсчета”... Кстати, о системах отсчета. Окончательно разобрались с ними лишь относительно недавно. Значит, так: есть системы отсчета хорошие. В них если уж какое тело разгоняется али тормозится, так это потому, что сила на него действует. Гравитационная, там, или электромагнитная. То есть, все чин чинарем. А есть системы отсчета плохие. Это те, которые сами маленько в разгоне. Или, наоборот, тормознутые. Вот в них-то все тела, скажем, разгоняются - и не пойми, с чего. Как раз для того, чтобы это понятно было, и ввели в обиход силы инерции - из-за них, мол, все эти чудеса. Надо ли говорить, что если силы инерции действуют только в плохих системах отсчета, то хорошего от них ждать нечего. И точно! Прежде всего, остается загадкою их природа. Черт-те что просто - ни в гравитацию, ни в электромагнетизм. А чтобы никто не усумнился в их реальности, то на этот счет в учебниках все строго: “Силы инерции вполне реальны, так как они могут приводить к увечьям пассажиров”, или еще лучше: “Увечья пассажиров, т.е. вполне осязаемый результат, могут служить убедительным доказательством реального существования сил инерции”, и т.п. Впрочем, такой подход, по-моему, неоправданно заужен - как будто увечья только у пассажиров бывают! Пусть, например, сосед заехал Вам поленом по башке - при рассмотрении Вашего дела в суде возможны варианты. Если на момент получения увечья Вы находились в хорошей системе отсчета, то сосед виноват и заслуживает наказания. А если в плохой - то пеняйте на “вполне реальные силы инерции”, а у соседа железное алиби: его рука с поленом была все время неподвижной! Так что сами соображайте, стоит ли связываться с плохими системами отсчета...
Но вернемся же к Галилею. Все эти знаки признательности, включая мемориальную дощечку, были еще ой как далеко. А сначала-то пострадавшие прохожие, однозначно истолковав занятия Галилея, нажаловались на него в специально для этого учрежденную организацию - инквизицию. Там отреагировали - погрозили Галилею перстом и поставили его на учет, так как осудить его было формально не за что. Дело в том, что в Священном Писании не было предусмотрено “умышленное роняние предметов с памятников архитектуры в богохульских или еретических целях”. Строгость же церковных канонов позволяла внести в Писание такую формулировочку только на очередном Вселенском Соборе, так что пришлось инквизиторам вооружиться терпением. Увидев, как оскоромились эти душегубы, Галилей вообще разошелся. Мало того, что, прослышав об изобретении голландцами подзорной трубы, он соорудил свой ее вариантец, добился тысячекратного увеличения, и, поглазев сквозь нее туда-сюда, подготовил доклад на тему “Есть ли жизнь на Марсе”. Этот шалун опубликовал еще “Диалог о двух системах мира - птолемеевой и коперниковой”. Вторая из этих систем была жуткой ересью, поскольку в ней, в частности, утверждалось, что Земля вращается вокруг Солнца - вопреки очевидному опыту. За это уже можно было поплатиться жизнью, как Джордано Бруно. Поэтому для того, чтобы и народ смутить, и себя обезопасить, хитроумный Галилей пустился на следующий маневр. В предисловии к “Диалогу” он отметил, что - ничего подобного, он вовсе не разделяет взглядов Коперника, а просто, так сказать, приводит их в дискуссионном порядке, чтобы, дескать, широкая публика узнала обо всей этой гнусной ереси, для чего, собствено, он и написал книгу не на мудреном латинском, а на популярном итальянском языке... Однако, даже у тупого итальянца, прочитавшего книгу, мелькала догадка, что автор далеко не такой уж дурачок, каким он изо всех сил старается прикинуться. “Теперь можно поговорить с ним по душам”,- подумал Великий инквизитор и пригласил ученого на аудиенцию. Вот как это было. “Чего Вы добиваетесь, синьор Галилей? Золота и брильянтов? Усадьбу в пригороде Пизы? Дочку выдать за принца Миланского? Говорите, мы все устроим”.- “Спасибо, Ваше Преосвященство, но я добиваюсь истины”.- “О, боже мой!.. то есть, Святая дева Мария! Истины он добивается! Думаете, один Вы такой умный? Думаете, я не уважаю Коперника? Да Вы почитайте мои манускрипты - упадете! Я, может быть, подзорную трубу изобрел раньше голландцев! У меня, может быть, в темнице вообще электронный микроскоп ржавеет! Но я - знаю и помалкиваю в мантию! Потому что скажи это нашим варварам - что будет-то? Народ нас не поймет! Короче, так. Я вношу Вашу книгу в список запрещенных, это только подогреет интерес к ней у любителей истины. А Вы, синьор, публично отрекитесь”. На суде инквизиции Галилей признался, что, увлекшись, он способствовал распространению учения Коперника. Грязное судилище приговорило его к ссылке во Флоренцию (!), где он, водя за нос надзор инквизиции, работал до конца своих дней.
Но что это мы все про Италию да про Италию? Французы, поди, уже обижаются. А чего обижаться-то? Небось, своего мыслителя, Декарта-то, из отечества вытурили - месье исскитался по всей Европе, пока его не приютила шведская королева; правда, уже совсем ненадолго. Это тоже был большой любитель сочинять запрещенные книжки. Мало того, как только он добирался до очередного пристанища, унеся ноги с предыдущего, - так хлебом его не корми, а дай только выступить с публичными лекциями. Как будто там своих просветителей не хватало. Местному духовенству было, елки-палки, обидно даже. Пытаясь унизить ученого, науськанные хамы пренебрежительно обращались к нему: “Как там тебя, философ, в натуре!” Или: “Ну ты, в натуре, философ!..” Так и приклеилось к нему словечко “внатуре-философ”, а вскоре “натурфилософами” стали называть всех любителей естественно-научной тематики. Декарта, впрочем, мало трогали эти улюлюканья. Он медленно, но верно делал свое дело - громил схоластику. Вы знаете, что такое схоластика? Схоласты положили во главу своей жизни тезис о том, что истина рождается в споре. Поэтому спорили они до посинения. Вот, например, популярная тема ихних диспутов, имеющая прямое отношение к физике: “Чем удерживается свинья, которую ведут на рынок - человеком, или веревкой, надетой на шею?” Уважающий себя схоласт должен был уметь минимум десятью различными способами отстоять любой из двух ответов на этот вопрос. Причем если бы ему сказали: “Да Вы, батенька, схоласт!”- он бы ответил: “Да, я схоласт, и горжусь этим!” Так что если сейчас подобное заявление могут воспринять как личное оскорбление, то в этом - заслуга Декарта.
Но заслуги - заслугами, а ведь были у Декарта и ошибочки, знаете. Так, самой серьезной ошибочкой был его, с позволения сказать, научный метод: за критерий истинности он признавал лишь ясность и полную очевидность. Действительно, одного взгляда на современную физику достаточно для безоговорочного убеждения в том, что метод Декарта совершенно антинаучен. Правда, владел он этим методом довольно-таки изощренно. Сводя все к ударам и вихревым движениям, а также пользуясь несколькими основными принципами типа закона инерции, Декарт построил модель Вселенной и ее эволюции, объяснил тяготение, свет и его цвета, магнетизм, химические явления, и даже физиологию животных и человека. Одним словом, он дал для своего времени полную антинаучную картину мира. Трагедия этого мыслителя заключалась в том, что он возомнил, будто наука, вместо того, чтобы искать ответы на вопросы - “как происходят явления”, должна отвечать на вопросы - “почему они так происходят”. Конечно, борьбу между сторонниками “описательного” и “объяснительного” подходов можно проследить на протяжении всей истории физики. Однако так получалось, что “описатели” всегда были добропорядочными гражданами, почтенными отцами семейств, людьми благородными и вообще исполненными всяческой добродетели. “Объяснители” же, напротив, сплошь и рядом оказывались картежниками, пьяницами, развратниками и злостными неплательщиками алиментов. Так что сейчас “какающие” физики помнят о Декарте лишь как об изобретателе своей системы координат. Этого, конечно, у него не отнимешь.
А в семнадцатом веке, можете себе представить, у него было значительное количество последователей - картезианцев. Особенно картезианцы прославились в связи с долгой и бурной “полемикой о живой силе”, где они насмерть стояли за то, что при столкновениях тел сохраняется не абы что, а количество движения. Ихние супротивники, предводительствуемые Лейбницем, настаивали на сохранении кинетической энергии, а не чего-нибудь там еще, извините за выражение. Поскольку уступать никто не хотел, словесные баталии частенько переходили в экспериментальные проверки, в ходе которых тела сталкивались со страшной “живой силой”. Наконец Даламбера осенило: чтобы не было обидно ни тем, ни другим - нехай сохраняется и количество движения, и кинетическая энергия; не жалко, мол. Услышав об этом, соперники тут же пожали руки и разошлись, приговаривая: “До чего конструктивный ум!”
А задолго до этого мирного соглашения активизировались работы еще в одном направлении. Дело в том, что вот уже много столетий философы, да и натурфилософы жили в ужасе перед пустотой - ведь, как завещал Аристотель, пустоты боится даже природа (кстати, именно на почве этого ужаса родилось недоброе пожелание “чтоб тебе пусто было”). И вот нашлась, наконец, лихая головушка, хозяином которой, к счастью, оказался Торричелли. Этот смельчак разработал изящный метод опустошения. Он рассудил, что если взять пробирку, заполненную ртутью, перевернуть ее в чашечку со ртутью же и убрать пальчик, прикрывающий отверстие, то ртуть из пробирки вытечет. Не желая мелочиться, Торричелли взял длинную, с метр, пробирку - чтобы уж получилось побольше пустоты; такой потребительский подход и привел, как это ни странно, к некоторому успеху. Когда пальчик был убран, ртуть и в самом деле потекла, но не вытекла вся, а издевательски остановилась на высоте “локтя с четвертью и еще одного пальца” над уровнем в чашечке. Тем не менее, “торричеллиева пустота” - вот она, а у экспериментатора не отнялись руки-ноги, и не отсох язык! “Хм,- пожал плечами Торричелли.- Тоже мне, природа. Нашла чего бояться. Ни капельки не страшно же!” Узнав об этом прорыве, Паскаль тоже осмелел и, собравшись с духом, повторил опыт Торричелли. И тоже удачно, без особо тяжелых последствий. Из последствий же средней тяжести можно отметить визит к Паскалю одного священника, имя которого, к сожалению, история умалчивает. Этот служитель культа свято руководствовался догматом о невозможности образования пустоты. Поэтому для объяснения явления Торричелли он выдвинул интересную гипотезу: ртуть-де является жидкостью “ненастоящей”, не знающей, куда ей идти - вверх или вниз. “Хорошо, святой отец,- подыграл ему Паскаль и задал вопрос “на засыпку”.- Какую же жидкость Вы считаете настоящей?” В ответ на это святой отец, не продумав все до конца, рубанул: “Самая настоящая - это вино!” При таких речах священника на Паскаля нашел приступ хохота, который едва не свел его в могилу. Как следует отдышавшись, он, ладно уж, решил проделать опыт с “самой настоящей жидкостью”. К тому времени последний флорентийский водопроводчик уже знал, что всасывающие насосы не могут поднять воду выше, чем на двадцать локтей; так что пришлось Паскалю для реализации своей задумки заказать пробирочку длиной этак метров в одиннадцать с половиной. Стеклодувы, выслушав заказ, обменялись многозначительными взглядами, перемигнулись и на всякий случай потребовали деньги вперед. Пробирочка была еще теплой, когда Паскаль начал заолнять ее вином. Между стеклодувами, случившимися присутствовать на этом антиалкогольном мероприятии, произошел следующий разговор. “Я сразу понял, что у него не все дома,- шепнул один мастеровой,- но, главное - уплочено”.
– “Чаво?!- взъерепенился другой.- Это не ты, а я сразу понял, а ты - уже опосля меня!” Ну, слово за слово, сами понимаете; приоритет - дело серьезное. Поговорили, в общем. Глядя на их разукрашенные физиономии, Паскаль вдруг особенно остро осознал, что природа никогда не отдает свои тайны без боя.
Вот так постепенно натурфилософы поняли, что атмосфера давит. Потом они догадались, как нужно отвечать на издевательский вопрос: “Почему же мы не чувствуем этого давления?” Вот как нужно отвечать: “Потому что привыкли”. А тем временем инженеры уже раскидывали мозгами - нельзя ли извлечь из такого потрясного открытия какую-нибудь практическую пользу. Ведь мало наизобретать всяких насосов, надо ж еще сообразить - что бы этакое с их помощью накачать или, наоборот, откачать. Самым шустро соображающим по этой части оказался Герике, бургомистр Магдебурга, который подарил миру знаменитые магдебургские полушария. Когда напустили в эти полушария вакуум, их не смогли растащить восемь пар лошадей, хотя для чистоты эксперимента этих бедняг захлестали до полусмерти. Опыт Герике впоследствии повторяли неоднократно, добившись отменной воспроизводимости результатов, но тупые бюргеры, равно как и подопытные животные, так и не поняли - за что.
Между тем натурфилософия - бочком-бочком - да и подобралась к эпохальному событию в своей истории. Собственно, пока-то натурфилософии как таковой и не было, а были лишь отдельно взятые натурфилософы, которые оповещали друг друга о своих достижениях в частной переписке или личных беседах. В общем, келейность процветала. Если же, как исключение, кто-то из натурфилософов издавал книгу, то она, можете себе представить этот ужас, не проходила никакой предварительной научной цензуры, судя по отсутствию в этих книгах штампа “Одобрено Министерством просвещения”. Свобода, как известно, обязывает ею пользоваться, так что в условиях этой вопиющей бесконтрольности каждый автор выдрючивался на свой лад. В итоге боком выходило широкому кругу читателей, пытавшихся заниматься самообразованием с помощью подобной литературы. Ознакомившись с трудами другого-третьего автора, такой читатель не мог выбрать, кому же из них верить, и процесс самообразования бесславно заканчивался. Характерно, что такое событие, как правило, сопровождалось всякими обидными для натурфилософов ремарками, типа: “Сначала, трах-тарарах, между собой договоритесь, а потом народу мозги пудрите!” В конце концов глас народа был услышан теми, кто несение света знаний в этот самый народ считали своим долгом. Пришлось этим светочам прислушаться к просьбам трудящихся и, “трах-тарарах, договориться между собой”. Вот когда пустила корешки подлинная наука! Ведь что они учудили: они учредили Академии! Это были уже бесспорно научные заведения. Судите сами - если кто-нибудь желал опубликоваться, то он должен был отослать свой опус в Академию (в трех экземплярах, почерк красивый, исправления не допускаются), и вот там-то самые компетентные, как их стали называть, академики принимали решение - стоит это публиковать или же, извините, не стоит. Без дураков, в общем, т.е. строго научно. Причем одними из первых завели этот порядок англичане, издавна славившиеся своей консервативностью; французы раскачивались дольше. Так наконец-то на смену анархии, царившей в публикациях, пришла демократия - потому что должности академиков были выборные. Правда, на первый раз просто собиралась инициативная группа, да и объявляла себя академиками, чего уж там. Но зато дальше, вплоть до наших дней, все было сугубейшим образом демократично - ну, сами знаете.
Первые из этих демократов - земля им пухом!
– быстренько провели в жизнь то, что называется неписаными законами науки. Главный из них - объективность и еще раз объективность, а что сверх того, то от лукавого. Поясню, что такое объективность. Выходят двое из трактира. “Смотри,- говорит один,- две луны!”- “Что ты,- возражает другой,- не две луны, а два месяца!”- “А, черт с ними. Ты меня уважаешь?”- “Уважаю.”- “И я себя уважаю! Стало быть, я - уважаемый!” На этом типичном примере легко видеть, что спорное высказывание никогда не бывает объективным, тогда как бесспорное всегда характеризует объективный факт. Но настоящему ученому мало придерживаться объективности, т.е. бесспорности. Еще от него требуется логичность мышления. Это совсем просто. Всего-то и делов, чтобы каждое твое последующее умозаключение железно вытекало из предыдущего. Правда, раскручивая эту цепочку в обратном порядке, доберешься до самого первого умозаключения, которое, естественно, ниоткуда не вытекает. Сразу возникнет глупый вопрос - как же так, братцы-логики? Отвечаем: расслабьтесь, такой вариант тоже был продуман - самые первые умозаключения называются вовсе не умозаключениями, а аксиомами, после чего запросто принимаются без доказательств, т.е. на веру, что тоже вполне логично. Дерзайте дальше!
...После этаких событий собиралась было наступить эпоха полного процветания, но Ферма из принципа все испортил. Он нашел, тоже мне, к чему прицепиться - к модели, с помощью которой Декарт объяснял хорошо известное преломление света - и, обрадовавшись, впиякался в эту модель, как клещ. Строго говоря, это было по делу: Декарт считал скорость света бесконечной, а для объяснения преломления, вот тебе на, манипулировал продольной и поперечной составляющими этой скорости.“Уж бесконечной, так бесконечной”, - настаивал Ферма. Из принципа. Хотя преломление при этом и не собиралось объясняться. Но Ферма любил преодолевать трудности, и вот как лихо он выкрутился. Он весьма кстати познакомился с идейкой, согласно которой природа всегда действует по кратчайшему пути. Ферма смекнул, что эта идейка, что бы там ни говорили, справедлива и для случая преломления, если под “кратчайшестью” здесь понимать максимальную легкость, т.е. наименьшее сопротивление. Пришлось Ферма вот так, “через пень - колода”, критически переосмыслить бесконечность скорости света, что и позволило ему сформулировать свой принцип: свет, сачок, из всех возможных путей идет по пути, проходимому в кратчайшее время. Добавив сюда гипотезу о том, что скорость света в среде постоянна и уменьшается с увеличением плотности среды, Ферма вывел закон преломления и остолбенел: его формула совпадала с формулой Декарта! Радостный, он сразу же помчался к картезианцам и на одном дыхании все им вывалил. Но те, вместо того, чтобы тоже подпрыгнуть от радости, процедили: “А-а, критик нашего Декарта,- и перешли к делу.- А позвольте Вам, промежду прочим, заметить, что принцип, по которому природа-матушка действует наиболее простым путем, не является физическим принципом, ибо он подразумевает, что эта бестолочь ведет себя сознательно. В самом деле, луч света, попавший на границу раздела сред, должен заранее знать, что, преломляясь определенным образом, он затратит наименьшее время! Ну, что Вы на это скажете?” Ошеломленный Ферма ничего на это не сказал и поплелся восвояси, хотя эти деловые люди заслуживали следующего ответа: “Вот что я на это скажу, слушайте же. По крайней мере до конца двадцатого века физика не будет знать ответа на такое возражение. Умники, понимаешь!” Впрочем умники побрюзжали-побрюзжали, да и успокоились - за неимением лучшего. И вскоре принцип Ферма стал в физике вполне житейским делом.