Бэкон и Декарт были скорее теоретиками-методологами нового естествознания. Чаяния того и другого органично воплотились в деятельности Галилея. “Философия, – писал Галилей, – написана в величайшей книге, которая постоянно открыта нашим глазам (я говорю о Вселенной), но нельзя ее понять, не научившись сперва понимать язык и различать знаки, которыми она написана. Написана же она языком математическим, и знаки ее суть треугольники, круги и другие математические фигуры”. Именно на языке математики и еще эксперимента пытался он читать “великую книгу природы”. Галилей тоже “раздевал” мир, когда писал, что не следует от внешних тел требовать чего-либо иного, чем величины, фигуры, количества и более или менее быстрого движения. Присутствуя однажды в храме среди молящихся прихожан, он усмотрел в колебаниях светильника определенную математическую закономерность. Его мысль в это время была далека и от Бога, и от места действия, и от назначения качающегося предмета, который превратился в абстрактную точку, описывающую некоторую кривую в абсолютном пространстве.
Тщательно продуманный эксперимент, отделение второстепенных факторов от главного в изучаемом явлении – такова еще одна существенная сторона практического метода Галилея. С помощью этого метода он заложил первоначальные основы динамики, изучал законы свободного падения тел, законы движения тела, брошенного под углом к горизонту, сохранения механической энергии при колебании маятника и т. п.
Галилей обогатил также прикладную оптику своим телескопом. “Астрономические очки”, изобретенные в 1608 году, сразу же завоевали большую популярность среди европейских монархов и придворных ученых. Однако не все реагировали столь восхищенно на “увеличение” зрения, и, например, у Генриха IV энтузиазма “новые очки” не вызвали. “С удовольствием, – отвечал он французскому послу в Гааге, – взгляну на очки, о которых упоминается в вашем письме, хотя в настоящий момент я больше нуждаюсь в очках, помогающих видеть вблизи, чем в очках, помогающих видеть вдаль”. Генрих IV, видимо, полагал, что важнее получше видеть происходящее вокруг и в самом человеке, нежели на далеких планетах. Галилей без устали рекламировал в высших кругах свой вариант довольно мощного по тем временам телескопа и одновременно проводил первые телескопические наблюдения, изучая спутники Юпитера, фазы Венеры, солнечные пятна, строение лунной поверхности. Наблюдаемые им планеты не походили на идеальные тела из небесной материи, и Галилей с решительностью “разбивал” кристалл небес, нанося, так сказать, экспериментальный удар по мысли перипатетиков и теологов о совершенстве и неизменности неба, о противопоставлении земного и небесного. С помощью механики он разрабатывал учение Коперника, и благодаря его усилиям гелиоцентрическая система мира, до того малоизвестная, завоевывает в первой половине XVII века всеобщее признание.
Научному творчеству Галилея, помимо всего прочего, присуще ярко выраженное критическое начало, стремление развенчать все метафизическое, эмпирически недоказуемое, разрушить любые утверждения, основывающиеся на авторитете Священного Писания или Аристотеля. Тех, кто апеллировал в своих построениях к авторитетам и пытался добыть истину из сопоставления текстов, Галилей называл “раболепными умами” и “докторами зубрежки”. Он признавал только один авторитет – авторитет количества, только одно рабство – рабство перед фактом. Отсюда главное в изучаемом явлении – не его метафизический смысл, а причина, позволяющая извлечь из обследованного явления максимальную пользу.
В первой половине XVII века такое мировоззрение еще не набрало достаточной силы, а борьба “смысла” с “пользой” была в самом разгаре. Борьба эта отражала “переворачивание” средневековой картины мира в новое время, когда вместо созерцания и сопереживания мира появилась “деловая” потребность переделывать его. Паскаль волею судьбы оказался в центре этого “переворачивания”.
Итак, одна из фундаментальных аксиом старой физики, опиравшейся на авторитет Аристотеля вплоть до XVII века, состояла в том, что природа боится пустоты, то есть в природе нет и не может быть пространства, которое не было бы заполнено каким-либо твердым, жидким или газообразным веществом. Пристрастие Аристотеля к формально-логическим умозрительным построениям, установление понятия абсолютно легкого и абсолютно тяжелого заставляли его считать, что воздух не может оказывать давления на воду. Поэтому, для объяснения явлений всасывания жидкостей Аристотелю, как уже говорилось, пришлось принять гипотезу, что “природа не терпит пустоты” (horror vacui).
В силу этой гипотезы, примененной к конкретным инженерным проблемам, считалось, например, незыблемым, что вода может подниматься за поршнем на какую угодно высоту. Древние, писал Паскаль, вообразили, будто насос поднимает воду не только на 10 или 20 футов (что является очевидной истиной), но и на 50, 100 футов и вообще на любую желаемую высоту без всяких ограничений, а “наши устроители фонтанов даже сегодня утверждают, что они могут изготовить всасывающие насосы, которые могут поднять воду на высоту 60 футов”.
Однако опытные данные явно противоречили подобным утверждениям. Сооружая в саду великого флорентийского герцога Козимо II Медичи фонтаны, устроители столкнулись с озадачившим их явлением: вода за поршнем поднималась по трубе только на 34 фута. Инженеры проверили свою машину, она оказалась в полном порядке, но вода тем не менее не поднималась выше. Когда обратились за объяснением к Галилею, то ученый ответил: природа-де боится пустоты, но вероятно эта боязнь не распространяется выше 34 футов. Галилей не мог удовлетворительно объяснить причин ограниченности высоты, на которую может подниматься жидкость в насосе. Это видно и из его “Бесед и математических доказательств, касающихся двух новых наук”, которые написаны им в форме диалога в 1638 году. Участник научной дискуссии, приводимой в “Беседах…”, дает пример, из которого следует, что ни насосами, ни другими всасывающими машинами нельзя поднять воду выше 18 локтей. Галилей устами другого участника диалога так объясняет это явление: “А так как каждое действие должно иметь одну истинную и ясную причину, я же не нахожу другого связующего средства, то не удовлетвориться ли нам одной найденной причиною – пустотою, признав ее достаточность?”. Галилей, как видим, остановился при разрешении этой проблемы на знаке вопроса, не связав “боязнь пустоты” с воздушным давлением.
В то время многие сторонники пустоты, пишет итальянский историк физики Льоцци, признавали, что воздух обладает “абсолютным” весом, то есть весом воздуха, “вынутого из атмосферы”: “это может показаться весьма странным современному читателю, но для первых физиков воздух в воздухе ничего не весил, так же, как и вода в воде… Но отрицать, что часть жидкости, находящаяся внутри жидкости, имеет вес, значит отрицать, что внутри массы жидкости уравновешиваются давления, приложенные к этому весу. Иными словами, наличие веса у воздуха не приводило к выводу об атмосферном давлении, а в некотором смысле даже исключало его”.
Важный вклад в решение этих вопросов был сделан учеником Галилея Торричелли. Торричелли в качестве экспериментального материала стал использовать не воду, а ртуть, которая, будучи тяжелее воды в 13,6 раза, должна была, по его мысли, подняться на высоту, во столько же раз меньшую. Так оно и случилось.
Знаменитый опыт Торричелли, проведенный им совместно с другим учеником Галилея Вивиани в 1643 году, состоял в следующем: стеклянная трубка длиной четыре фута, один конец которой открыт, а другой герметически закупорен, наполнялась ртутью. Затем отверстие закрывалось пальцем, а трубка опрокидывалась в чашку со ртутью. Когда погруженное в чашку отверстие открывалось, то ртуть в трубке опускалась до определенной высоты (около 76 сантиметров), оставаясь потом на этом уровне. Образовавшееся над ртутью пространство было названо позднее торричеллиевой пустотой. Сама же трубка представляет собой прибор, названный впоследствии Бойлем барометром, так как высота ртутного столба соответствует величине атмосферного давления.
