Физика Иоанна Филопона

Физика Иоанна Филопона

В комментариях Филопона к трактатам Аристотеля можно найти много рассуждений по конкретным вопросам естествознания. Эти рассуждения порой очень интересны и свидетельствуют об остром и оригинальном уме их автора, из которого при определенных благоприятных условиях мог бы получиться крупный ученый. Мы коснемся лишь нескольких вопросов, обсуждаемых Филопоном, которые представляют наибольший интерес с точки зрения истории науки.

Несколько важных замечаний Филопон делает в комментариях к «Физике» по поводу аристотелевской концепции пространства. Для их уяснения нам придется вкратце сказать, в чем заключалась эта концепция.

Аристотель был первым греческим мыслителем, подвергшим понятие пространства глубокому и основательному анализу. Правда, термин «пространство» у него еще отсутствует, и вместо него он везде пользуется термином «место» (?????). В «Категориях» Аристотель относит «место» к категории количества и помещает его в разряд непрерывных количеств, т. е. таких, любая часть которых имеет общую границу с другой частью. Особенностью места по сравнению с другими непрерывными количествами Аристотель считает наличие у него противоположности «верха» и «низа».

Более детально понятие места рассматривается в четвертой книге «Физики»[400]. Аристотель подчеркивает, что он не нашел у других исследователей никакого — ни предварительного, ни хорошего — разрешения трудностей, связанных с понятием места. Но что место есть нечто реально существующее — это очевидно, ибо мы сталкиваемся с ним в нашем повседневном опыте. Ясно также, что место есть условие существования всех чувственно воспринимаемых вещей, ибо всякое тело, чтобы существовать, должно находиться в каком-то месте. Это знали уже древние, говорит Аристотель и цитирует по этому поводу Гесиода, интерпретируя мифологический образ Хаоса как персонификацию идеи пространства[401]. Так что же такое место?

Аристотель рассматривает различные возможные определения места. По его мнению, существуют четыре вещи, одной из которых должно быть место: или форма, или материя, или протяжение между границами тела, или крайние границы, объемлющие данное тело. Первые три возможности Аристотель отвергает, причем особый интерес представляет для нас его рассуждение, почему местом не может считаться протяжение между границами тела. Нам только кажется, что между границами, объемлющими данное тело (например,· внутри сосуда, в котором находится вода), имеется некое протяжение, отличное от самого тела; эта иллюзия возникает из-за того, что данное тело может быть заменено другим, например, вода, если ее вылить из сосуда, заменяется воздухом, а тот, в свою очередь, может быть заменен вином. На самом деле между границами тела нет ничего, кроме самого тела, иначе оказалось бы, что в данном месте имеются две вещи: тело, и то, что мы называем его протяжением. Нетрудно усмотреть теснейшую связь этого рассуждения Аристотеля с его принципиальным отрицанием пустоты.

Итак, местом, по Аристотелю, следует называть крайние границы, объемлющие данное тело. Эти границы всегда принадлежат какому-то внешнему телу, играющему роль сосуда для данного тела; если такого внешнего тела нет, то мы не можем утверждать, что данное тело где-то находится. Так, земля окружена водой, вода находится в воздухе, воздух — в эфире, эфир — в небе (причем под небом в данном случае понимается не сам вращающийся небосвод, а крайняя, касающаяся его неподвижная граница), небо же ни в чем вообще не находится. Поэтому бес-мысленно ставить вопрос о местонахождении космоса в целом, который заключает в себе совокупность всех возможных мест. Именно эту совокупность всех возможных мест и следует называть пространством в аристотелевской системе мира.

Из сказанного сразу же вытекают некоторые важные особенности аристотелевского пространства. Оно не бесконечно, ибо ограничено пределами космоса, оно имеет сферическую форму и отнюдь не обладает свойством изотропности. Оно не изотропно прежде всего потому, что радиальные направления от центра космоса к его периферии, определяющие противоположность верха и низа, выделены в нем среди всех прочих направлений. Кроме того, пространство Аристотеля состоит из нескольких сферических слоев, каждый из которых играет роль естественного места для одного из элементов. При этом особенно резкое различие существует между внешним слоем, заполненным небесным эфиром, и внутренними слоями, по которым соответственно располагаются четыре прочих элемента.

Уже ближайшим ученикам Аристотеля его концепция пространства не казалась, видимо, удовлетворительной. Вскоре в Ликее формулируются две другие концепции, которые лягут в основу всех последующих точек зрения на пространство вплоть до нового времени. Их авторами были два ученых, бывших последовательно преемниками Аристотеля по руководству перипатетической школой, — Феофраст и Стратон. К сожалению, в полном авторском изложении соответствующие тексты до нас не дошли, но, как и во многих других случаях, нам на помощь приходит Симпликий. В весьма ценном королларии «О пространстве», включенном им в комментарии к «Физике», он излагает мнения по этому вопросу различных мыслителей, приводя при этом достаточно обширные цитаты из их сочинений[402].

Благодаря Симпликию мы узнаем, что Феофраст подверг критике аристотелевское определение места и выдвинул свою точку зрения, согласно которой пространство есть упорядочивающее отношение между вещами, определяющее их положение относительно друг друга. Передаем слово самому Феофрасту:

«Возможно, что пространство не есть самостоятельная сущность, но оно определяется положением и порядком тел соответственно их природе и способностям (????????), как это имеет место у животных, растений и у всех неподобочастных тел, либо имеющих душу, либо лишенных ее, но обладающих некоторым природным устройством. Ибо этим телам также присущ некоторый порядок и расположение частей по отношению к целому. Находясь в своем собственном месте, каждое из них имеет свой определенный порядок, в особенности поскольку каждая часть тела желает и стремится занять свойственное ему место и положение»[403].

Здесь еще явно слышится отзвук аристотелевского учения о естественных местах. Но Феофраст понимает естественное место более широко, чем Аристотель: у него это — положение любой части, соответствующее общей структуре целого. Что же касается пространства, то в приведенном отрывке мы имеем исторически первую формулировку релятивистской концепции пространства. Новейшие историки науки Джеммер и Самбурский подчеркивали близость точки зрения Феофраста на пространство позднейшим воззрениям Лейбница, впоследствии нашедшим подтверждение в общей теории относительности Эйнштейна[404].

В отличие от Феофраста Стратон оказался адептом абсолютного пространства в духе Ньютона. Его представления о пространстве сформировались, по-видимому, под влиянием атомистики, одним из основных понятий которой было понятие пустоты (?????). Стратон пересматривает воззрения Аристотеля на пустоту и приходит к допущению пустоты как физической реальности — правда, всего лишь в форме небольших зазоров между частицами вещества. Но это допущение необходимо влекло за собой признание пространства как протяжения, существующего независимо от физических тел. Вслед за этим Стратон делает еще один важный шаг: он отвергает аристотелевское учение о естественных местах для элементов; по его мнению, все четыре элемента, включая огонь и воздух, обладают тяжестью и стремятся вниз, только в различной степени[405].

Из сказанного явствует, что ближайшие ученики Аристотеля отнюдь не рассматривали взгляды их учителя в качестве непререкаемой догмы, какой они стали впоследствии. В частности, Феофраст и Стратон сформулировали две прямо противоположные концепции, существенно отличавшиеся от аристотелевской и впоследствии ставшие как бы парадигмами для всех учений о пространстве. Взгляды последующих эллинистических школ, в частности стоиков и неоплатоников, обнаруживают большее или меньшее влияние как той, так и другой концепции. Оставляя их в стороне, мы сразу же перейдем к изложению воззрений Филопона.

В своих комментариях к «Физике» Филопон резко критикует аристотелевское учение о месте и в то же время излагает свою точку зрения, близкую концепции абсолютного пространства Стратона. В частности, он пишет следующее: «Что место не есть граница окружающего [тела], можно с достаточной убедительностью усмотреть из того [обстоятельства], что оно является протяженностью, обладающей тремя измерениями и отличной от помещаемых в нее тел; эта протяженность по самому своему смыслу невещественна и представляет собой всего лишь пустые интервалы тела (ибо в основе своей пустота и место суть одно и то же); доказывается же это путем отбрасывания прочих [возможностей]: ибо если место не есть ни материя, ни форма, ни граница окружающего [тела], то оно может быть только протяженностью… Как мы объясняем, что тела меняются своими местами? Если движущееся [тело] не может проникать в другое тело и если оно не есть движущаяся поверхность, а обладает трехмерным объемом, то очевидно, что при разрезании воздуха в том месте, где он находился, количество воздуха, которое обойдет данное тело, будет равно ему [по объему]. И вот поскольку измеряющее равно измеряемому, то совершенно необходимо, если объем воздуха равен десяти кубическим единицам, чтобы такой же объем имело и пространство, которое он занимал. И очевидно, что он будет [и в дальнейшем] занимать тот же объем, каким он обменялся с движущимся телом. …Таким образом, место объемно, объемным же я называю [всякое тело], имеющее трехмерную протяженность. Мерой же [объема] является место, потому-то оно имеет такое же число [измерений]»[406].

При некоторой сбивчивости рассуждений Филопона, основная его мысль ясна: место (т. е. пространство) есть трехмерная протяженность, существующая независимо от заполняющих ее тел и служащая мерой объема этих тел. Правда, в отличие от Стратона он отрицает возможность реального существования пустоты и в этом отношении стоит ближе к Аристотелю. Через несколько строк после процитированного места он пишет: «И я совсем не утверж, даю, что эта протяженность когда-либо бывает или [вообще] может быть лишенной всякого тела. Ни в коем случае; и хотя я назвал ее отличной от находящихся в ней тел и в собственном смысле пустой, однако она никогда не существует без тел — подобно тому как материя, будучи отличной от форм, тем не менее никогда не может существовать без них»[407].

Проблему пространства Филопон мимоходом затрагивает и в трактате «Против Аристотеля». Доказывая ненужность гипотезы эфира, как элемента, принципиально отличного от четырех земных элементов, он говорит, что если абстрагироваться от форм всех вещей, то останется только трехмерная протяженность, по отношению к которой не существует никакой разницы между земными и небесными телами. И здесь пространство трактуется Филопоном как некая абсолютная сущность, не зависящая от характера заполняющих ее тел[408].

В любом учебнике по истории физики или механики имя Иоанна Филопона встречается в связи с идеей движущей силы (???????? ???????), получившей впоследствии латинское обозначение impetus. Ниже мы увидим, что абсолютный приоритет в этом вопросе принадлежал не ему, но он сумел дать убедительную критику господствовавшей в то время теории Аристотеля и четко сформулировал альтернативную точку зрения, послужившую впоследствии исходным пунктом для развития динамики Галилея и Ньютона.

Вкратце напомним основные положения аристотелевской концепции механического движения. Эта концепция была основана на двух идеях: на идее естественных мест и движений и на идее близкодействия. С первой из этих идей были связаны аристотелевские представления о легкости и тяжести, со второй — закон о соотношении силы и скорости при насильственном движении. Рассмотрим последовательно оба этих комплекса вопросов.

Естественным движением (или движением по природе) Аристотель называл движение тел к их естественным местам. Так, естественным местом для земли является область, находящаяся непосредственно у центра космоса; именно поэтому земля и все тела, в которых земля преобладает, стремятся к центру космоса, т. е. падают вниз. Выше расположены, соответственно, естественные места воды, воздуха и огня. Тяжесть и легкость суть не свойства элементов самих по себе, а свойства, определяемые стремлением тел занять свои естественные места и, следовательно, их положением в пространстве. Тело, расположенное выше своего естественного места, стремится падать вниз, так как обладает тяжестью; тело, находящееся ниже своего естественного места, стремится подняться вверх и потому кажется легким. Земля не может находиться ниже центра космоса, поэтому она всегда падает вниз и в этом смысле является абсолютно тяжелым телом.

По аналогичным причинам огонь можно считать абсолютно легким телом, ибо выше периферии подлунного мира он подняться не может. Промежуточное положение занимают вода и воздух: в определенных условиях они оказываются легкими, в других же — тяжелыми. При этом то, что справедливо для чистых элементов, справедливо и для сложных тел, в которых соответствующие элементы преобладают.

Однако тяжесть (или соответственно легкость) тела, т. е. его стремление к естественному месту, зависит не только от его элементарного состава, но также от его массы, — иначе говоря, от количества содержащегося в нем вещества. Это проявляется в том, что большие и массивные тела падают вниз быстрее, чем небольшие и относительно менее тяжелые. Так, глыба металла падает быстрее, чем маленький комок земли, а этот последний быстрее, чем пушинка. Чем тяжелее тело, тем больше скорость его падения. Сам Аристотель формулирует эту закономерность следующим образом: «Если такая-то тяжесть проходит такое-то расстояние за такое-то время, то такая-то плюс еще [некоторая величина] — за меньшее, и пропорция, в которой относятся между собой времена, будет обратной к той, в которой относятся между собой тяжести. Например, если половинная тяжесть [проходит такое-то расстояние] за такое-то время, то целая — за его половину»[409]. Разумеется, все это справедливо и по отношению к скоростям поднятия легких тел.

Не будем поспешно обвинять Аристотеля в незнании закона падения тел, открытого впоследствии Галилеем. Для тел, падающих в материальной среде, действительно справедливо соотношение пропорциональности между весом тела и скоростью его падения. А ведь именно этот случай и имел в виду Аристотель: он принципиально отрицал возможность существования пустоты и вся его механика была теорией движения тел в материальной среде. При этом скорость падающего тела и плотность среды, в которой происходит падение, связаны соотношением обратной пропорциональности: чем плотнее среда, в которой падает тело, тем меньше его скорость. При плотности равной нулю (т. е. в пустоте) скорость падающего тела становится бесконечно большой. Это обстоятельство служило для Аристотеля одним из аргументов против существования пустоты.

При всем этом Аристотелю был известен факт ускорения; свободно падающих тел. Он объяснял этот факт увеличением веса тела по мере его приближения к своему естественному месту. Или, как разъяснял позднее Александр Афродисийский, «Аристотель приписывал это [увеличение скорости] тому обстоятельству, что, чем ближе подходит тело к собственному месту, тем чище становится приобретаемая им форма, а это означает, что тяжелое тело делается более тяжелым, а легкое — более легким»[410].

Такова была аристотелевская теория естественных движений, тяжести и легкости. В основных своих чертах она была принята наукой поздней античности. Принципиальной альтернативой этой теории была лишь атомистика Эпикура, признававшая пустоту и учившая — в согласии с механикой нового времени, — что свободное падение тел в пустоте происходит с одинаковой скоростью, не зависящей от веса падающего тела. Но широкого распространения атомистическое учение в эпоху поздней античности не получило, а по мере роста новых мощных течений — неоплатонизма и христианства — ее влияние фактически свелось к нулю. Что касается аристотелевской теории, то различные ученые вводили в нее те или иные коррективы, не менявшие ее сути. Так, например, Стратон отказался от деления элементов на легкие и тяжелые, приняв, что всем телам (в том числе огню и воздуху) присущи различные степени тяжести. Знаменитый астроном Гиппарх придерживался мнения, что вес тела увеличивается не по мере приближения к его естественному месту, а по мере удаления от него. Симпликий, сообщающий нам об этом, добавляет, что точка зрения Гиппарха может привести к нелепым следствиям: так, например, чашка рычажных весов с более тяжелым грузом, опускаясь вниз, станет в конце концов легче чашки с более легким грузом и начнет подыматься[411]. Было бы крайне интересно знать аргументы самого Гиппарха по этому вопросу; к сожалению, они до нас не дошли. Далее Симпликий указывает, что и Птолемей в своей книге «О весах» придерживался взглядов, отличных от взглядов Аристотеля, а именно он считал, что вода и воздух, находясь в своих естественных местах, лишены вообще какого бы то ни было веса. Симпликий приводит, в частности, следующее соображение Птолемея: «То, что вода не обладает весом [в своем естественном месте], он доказывает на основании того факта, что ныряльщики не ощущают веса находящейся над ними воды — даже когда они ныряют на значительную глубину. Против этого можно возразить, что непрерывность воды, поддерживающей ныряльщика сверху, снизу и с боков, приводит к тому, что он не чувствует веса… Впрочем, если бы вода давила на него только сверху, этот вес, вероятно, ощущался бы…»[412]

Самым поразительным в этом и других сходных рассуждениях нам представляется полное игнорирование работ Архимеда, имевших, казалось бы, непосредственное отношение к рассматриваемым вопросам. Из других источников мы можем заключить, что исследования Архимеда, в частности его методы определения удельных весов, должны были быть хорошо известны как Птолемею, так и комментаторам Аристотеля. Но, видимо, Архимед слишком опередил свое время по духу своего мышления. Отсутствий в его сочинениях натурфилософских спекуляций по поводу элементов, естественных мест и «истинных» причин тех или иных явлений, т. е. именно то, что делало эти сочинения созвучными науке нового времени, выводило их за пределы физики в том смысле, в каком эта наука понималась перипатетиками и неоплатониками. Определение удельного веса казалось технической процедурой, служащей чисто практическим целям и далекой от задач «высокой» науки. Это — типичный пример того отрыва теории от практики, который был так характерен для древнегреческой науки и который послужил одной из внутренних причин упадка этой науки в эпоху поздней античности.

Филопон не был ученым-специалистом в духе Архимеда или Гиппарха. Он был философом, богословом и грамматиком, попутно интересовавшимся и проблемами естествознания. Будучи воспитан на трудах Аристотеля, он принял многие важные положения перипатетической физики. Но в то же время он обладал острым и независимым умом, позволявшим ему без всякой предубежденности подходить к воззрениям величайших мыслителей прошлого. Выше мы показали, каким образом христианская идеология помогла Филопону пересмотреть глубоко укоренившиеся догмы античного мышления. Теперь же речь пойдет о некоторых конкретных научных проблемах, при решении которых Филопон обнаружил чутье прирожденного естествоиспытателя.

Перипатетическую теорию естественных движений, тяжести и легкости Филопон пересмотрел лишь с одной стороны. Он сохранил основное положение этой теории, согласно которому тела стремятся к своим естественным местам со скоростями, пропорциональными их весам. Он только отвергнул характерную для аристотелевской физики абсолютизацию роли среды, в которой движутся тела. Особенно ярко это проявилось в его концепции движущей силы, о которой речь пойдет ниже. Но и в вопросах, связанных с падением тел, он допустил принципиальную возможность движения в пустоте, рассматривая это движение как предельный случай движения в разреженной среде. Согласно Аристотелю, говорить о каких-либо закономерностях падения тел в пустоте бессмысленно, поскольку скорости падения там становятся бесконечно большими. По мнению же Филопона, закономерности падения тел выступают в пустоте в наиболее чистом виде. Как пишет сам Филопон, Аристотель «неправильно полагает, что отношение времен, требуемых для прохождения через различные среды, равно отношению плотностей этих сред»[413]. Филопон показывает ошибочность этого предположения с помощью некоторого мысленного эксперимента. Вместо того, чтобы рассматривать падение одного и того же тела через среды, обладающие разными плотностями, он предлагает рассмотреть падение нескольких тел неодинакового веса через одну и ту же среду. Принимая предположение Аристотеля, надо будет согласиться с тем, что «если имеется одна и та же среда с движущимися через нее телами разного веса, то отношение времен, требующихся для прохождения через эту среду двух тел, будет обратно отношению их весов; например, если вес тела удваивается, его движение будет происходить в половинное время». Однако, продолжает Филопон, «это совершенно неверно, что может быть доказано с помощью [наблюдаемых] фактов… еще лучше, чем с помощью теоретического рассуждения. Потому что если мы одновременно бросим с одной и той же высоты два тела, сильно различающиеся по весу, мы найдем, что отношение времен их падения не будет равно отношению их весов, но что, напротив, разница времен окажется очень малой». Отсюда Филопон заключает, что «разумно предположить, что, когда одинаковые тела движутся через различные среды, например через воздух и воду, отношение времен движения через эти среды не будет равно отношению их плотностей»[414]^.

Важность этих соображений Филопона бесспорна. Особенно любопытно то, что при рассмотрении падения тел различного веса через данную среду он предлагает руководствоваться не теоретическим рассуждением, а фактами. Значит ли это, что он сам ставил опыты для наблюдения этих фактов? В этом позволительно сомневаться, но ведь в настоящее время сомневаются и в том, что Галилей бросал с Пизанской башни шарики различного веса. Так или иначе, мысленный эксперимент Филопона крайне напоминает аналогичный эксперимент Галилея. Читая приведенные выше цитаты, мы невольно ожидаем, что Филопон вот-вот заявит, что тела различного веса в пустоте должны падать с одинаковой скоростью. На самом деле Филопон не сделал такого вывода и не собирался его делать. Он хотел доказать только одно: что если бы пустота существовала, тела падали бы в ней, вопреки Аристотелю, с конечной скоростью.

Второй комплекс вопросов, связанный с механикой Аристотеля, относится в основном к механике насильственных движений, прежде всего к динамике брошенного тела. Здесь на первый план выступает идея близкодействия. Согласно принципиальному убеждению Аристотеля, движение любого тела не может происходить само по себе, но всегда вызывается действием другого, движущего, тела, которое должно находиться в непосредственном контакте с движимым (мы оставляем в стороне вопрос, как с этой точки зрения интерпретировались Аристотелем естественные движения четырех элементов). Иначе говоря, тело движется до тех пор, пока на него действует сила движущего тела, причем между скоростью движения тела и величиной действующей на него силы существует отношение прямой пропорциональности. Это отношение и есть, собственно говоря, то, что называется законом динамики Аристотеля.

К этой основной зависимости надо добавить (как и в случае естественного падения тел) зависимость скорости движения тела от сопротивления среды. Это сопротивление определяется плотностью: чем плотнее среда, в которой движется тело, тем меньше становится скорость его движения. Наоборот, при уменьшении плотности среды скорость тела будет увеличиваться, и в предельном (совершенно нереальном, по Аристотелю) случае пустого пространства эта скорость станет бесконечно большой.

Таким образом, с учетом сопротивления среды закон динамики Аристотеля может быть выражен формулой:

v ~ F/?

где v— скорость тела, F — действующая на него внешняя сила, а ? — сопротивление среды.

Если для некоторого круга явлений этот закон приближенно согласуется с фактами реальной действительности, то для целого ряда других явлений он явно не соблюдается. Приведем два наиболее характерных примера.

Первый относится к динамике брошенного тела. Так, при стрельбе из лука скорость, приобретаемая стрелой, будет действительно пропорциональна силе натяжения тетивы, толкающей стрелу. Но вот стрела приобрела скорость и оторвалась от тетивы. Согласно принципу близкодействия Аристотеля, стрела должна была бы сразу остановиться и упасть на землю (ведь после того, как она оторвалась от тетивы, на нее, по-видимому, уже не действует никакая сила). Но этого не происходит: наоборот, стрела еще довольно долго будет лететь и лишь потом, постепенно опускаясь, упадет на землю.

Другой пример: группа рабов тащит какую-то тяжесть, например большую глыбу мрамора. При увеличении числа рабов, тянущих глыбу, скорость ее движения будет возрастать, при уменьшении — замедляться. Но строгой пропорциональности здесь не будет: так, один раб при максимальном напряжении своих сил не сможет сдвинуть глыбу ни на один дюйм, сколько бы времени он ни потратил на это.

Аристотель хорошо видел эти трудности и пытался преодолеть их с помощью более или менее искусственных предположений. В частности, имея в виду случаи, подобные второму из приведенных примеров, он указывает, что закон пропорциональности силы и скорости справедлив лишь при достаточно больших силах. Возможно, пишет сам Аристотель, что «если целая сила произвела определенное движение, половина ее не произведет такого движения в какое бы то ни было время»[415]. Почему так происходит — Аристотель не указывает: во всяком случае, ему не приходит в голову сослаться на трение, хотя именно сила трения играет в подобных примерах основную роль.

Принципиально более важен пример с летящей стрелой. То, что стрела, оторвавшись от тетивы, продолжает лететь вперед, объясняется Аристотелем как действие промежуточной среды, в данном случае — воздуха. Процитируем самого Аристотеля. «Необходимо все-таки предположить, что первое движущее [в нашем примере — тетива] сообщает воздуху (или воде, или чему-нибудь другому, что способно двигать и быть движимым) способность передавать движение, но что воздух не одновременно перестает быть движущим и движимым: быть движимым [он перестает быть] в тот момент, когда двигатель перестает двигать, но двигателем он [воздух] еще продолжает быть и поэтому может двигать что-то другое. И по отношению к этому другому справедливо то же рассуждение»[416].

Таким образом, передача движения от одного промежуточного агента к следующему может происходить не одновременно, но с запаздыванием. Это очень важное заявление: здесь Аристотель отходит от буквального следования принципу близкодействия (предполагающему, строго говоря, одновременность передачи движения через все промежуточные инстанции) и, по существу, допускает наличие некоего интервала времени, в течение которого промежуточный агент сохраняет способность оказывать воздействие, хотя сам он уже не испытывает никакого воздействия со стороны предыдущего агента. В этом допущении уже содержится зародыш идеи движущей силы или «импетуса», развитой учеными последующих веков.

Наряду с этими принципиальными указаниями Аристотель предлагает вполне конкретный механизм действия промежуточного агента. Так, при полете брошенного тела воздух разрезается этим телом, обтекает его со всех сторон и начинает толкать его сзади, тем самым обеспечивая преемственность движущих агентов. То же самое может происходить при движении тела в воде или в любой другой непрерывной среде. Этот механизм Аристотель обозначил трудно переводимым термином ??????????????[417]. Комментаторы Аристотеля пытались впоследствии разобраться в действии этого механизма и неизменно приходили к выводу, что промежуточная среда (воздух) оказывается на некоторое время самодвижущей, как бы накопившей некую движущую силу, которая потом постепенно расходуется. Наиболее четко эта мысль выражена у Симпликия, который, кроме того, ставит вопрос: а нужно ли вообще прибегать к воздуху и не следует ли принять, что летящее тело получает способность двигаться и двигать непосредственно от первичного агента, сообщившего ему скорость[418]. Но на этом Симпликий останавливается и в конце концов возвращается к ортодоксальной аристотелевской аргументации о промежуточном действии воздуха.

Между тем тот же Симпликий сообщает, что за 700 лет до него Гиппарх сформулировал концепцию движущей силы, которую можно было считать единственной разумной альтернативой аристотелевской теории движения, основанной на принципе близкодействия. Поскольку оригинальный текст Гиппарха до нас не дошел, мы просто процитируем то место из комментариев Симпликия к аристотелевскому трактату «О небе», где он излагает эту концепцию. Там говорится, правда, только о вертикальном движении, но сути дела это не меняет.

«В своей книге „О телах, движущихся вниз под действием их тяжести“ Гиппарх пишет, что если бросить кусок земли прямо вверх, причиной движения вверх будет бросившая сила (???????), пока она превосходит тяжесть брошенного тела; при этом, чем больше бросившая сила, тем быстрее предмет движется вверх. Затем, по мере уменьшения силы, движение вверх будет происходить со все убывающей скоростью, пока, наконец, тело не начнет двигаться вниз под влиянием собственного естественного влечения (????) — хотя в какой-то степени бросившая сила еще будет в нем присутствовать; по мере того, как она иссякает, тело будет двигаться вниз все быстрее и быстрее, достигнув своей максимальной скорости, когда эта сила окончательно исчезнет»[419].

При чтении этого текста сразу же напрашивается естественное возражение: а как быть с тем случаем, когда тело не брошено вверх, а просто падает с некоторой высоты? Откуда берется у него тогда ускорение? Однако Гиппарх предусмотрел и этот случай, что видно из продолжения текста Симпликия: «Он приписывает ту же причину и телам, падающим с высоты. ? именно в этих телах также имеется сила, которая удерживала их на высоте, и действием этой силы объясняется более медленное движение тела в начале его падения»[420].

«Бросившая сила» Гиппарха — это прямое предвосхищение идеи импетуса, поэтому именно Гиппарха следует считать родоначальником этой идеи. Весьма интересна также его мысль о том, что «бросившая сила» присутствует не только в телах, брошенных вверх, но вообще во всех телах земной природы, находящихся на некоторой высоте. В нашем сознании невольно возникает понятие потенциальной энергии. Действительно, величина этой силы не зависит от того, каким образом тело очутилось на данной высоте: уже сам факт, что тело находится на некотором расстоянии от его естественного места (т. е. от центра космоса), обусловливает присутствие в нем этой силы. Однако в отличие от потенциальной энергии в современном понимании сила Гиппарха имеет векториальный характер, ибо она направлена всегда вверх. По тем или иным причинам эта оригинальная мысль Гиппарха не получила дальнейшего развития.

Нам неизвестно, был ли знаком Филопон с сочинением Гиппарха и если да, то оказало ли оно на него какое-либо влияние. Бесспорной заслугой Филопона было, во всяком случае, то, что он дал развернутую критику механического учения Аристотеля и уже на основе этой критики сформулировал свою концепцию «кинетической силы». На фоне господства аристотелианской натурфилософии критика Филопона была первой важной вехой в подготовке нового научного миропонимания.

Критически анализируя аристотелевскую теорию насильственного движения, Филопон детально рассмотрел два возможных (в рамках этой теории) механизма воздействия воздуха на движение летящего тела. Мы не будем повторять весь ход рассуждений Филопона и укажем только некоторые из его аргументов.

Первый механизм, это уже упоминавшийся выше механизм обратного кругового давления («антиперистасис»), согласно которому воздух рассекается летящим телом, обтекает его с боков и начинает толкать его сзади[421]. Филопон убедительно доказывает полную нелогичность допущения, что воздух, движущийся в направлении, противоположном движению тела, вдруг изменяет направление своего движения и начинает толкать тело сзади. Столь же необоснованно предположение, что этот воздух не сам толкает движущееся тело, а использует в качестве промежуточного агента воздух, уже находившийся за телом.

Второй механизм, на первый взгляд более приемлемый, предполагает, что непосредственно вслед за тем, как тело (например, стрела) отделилось от движущего агента (тетивы), этот последний приводит в быстрое движение воздух, находившийся за телом. Этот воздух и является промежуточным агентом, поддерживающим движение тела. Филопон доказывает, что такое предположение не подтверждается фактами реальной действительности. Если мы положим тело (будь это стрела или камень) на тонкий стержень или даже нитку и попытаемся с помощью какого угодно числа машин создать поток воздуха, который будет дуть в направлении предполагаемого движения тела, все равно под воздействием этого ветра тело не продвинется ни на один фут. А когда мы стреляем из лука или швыряем камень, ничего даже приблизительно похожего на такой ветер не создается; между тем и стрела и камень улетают далеко вперед.

«Из этих, а также из многих других соображений, — заключает Филопон, — можно убедиться в полной несостоятельности объяснения насильственного движения указанным путем (т. е. действием промежуточной среды). По-видимому, необходимо допустить, что бросающий агент сообщает брошенному телу некую нематериальную движущую силу и что воздух, приводимый при этом в движение, добавляет к движению брошенного тела либо очень мало, либо вообще ничего не добавляет. И вот если насильственное движение производится так, как я предположил, то становится совершенно очевидным, что, когда стреле или камню сообщается некоторое „противоестественное“ или насильственное движение, то же самое движение может быть сообщено гораздо легче в пустоте, чем в заполненной среде. И при этом не потребуется никакого иного агента, кроме бросившей силы…»[422].

При этом отметим, что у Филопона еще нет твердо установившейся терминологии для введенного им понятия движущей силы. В одних случаях он обозначает ее как ???????? ???????, в других как ???????? ????????. Отсюда мы можем заключить, что термины ??????? и ???????? стали в эпоху Филопона практически однозначными (у Аристотеля они имели прямо противоположные значения: ??????? —возможность, способность, скрытое качество; ???????? — действительность, деятельность, актуальное действие).

В заключение отметим еще одну, как бы мимоходом появляющуюся у Филопона идею, которая приобрела исключительно большое значение в науке нового времени. Речь идет об идее функциональной зависимости. Хорошо известно, что греческая наука не знала понятия функции. Александрийская математика имела дело лишь с очень ограниченным числом простейших функций, но общего определения функциональной зависимости она не дала. Единственные типы зависимостей физических величин, с которыми оперировал Аристотель, были простая и обратная пропорциональность. Не будет преувеличением сказать, что отсутствие понятия функции — одна из основных особенностей античной науки, отличающих ее от естествознания близких к нам эпох. Без этого понятия нельзя себе представить теперь ни физики, ни химии, ни механики. И вот у Филопона мы находим впервые четко осознанную — хотя и в чисто качественной форме — идею функциональной зависимости.

Мы имеем в виду одно место (на которое впервые обратил внимание, по-видимому, Самбурский) в комментариях Филопона к аристотелевскому трактату «О возникновении и уничтожении». В этом трактате Аристотель обсуждает проблемы, связанные с четырьмя элементами материальных тел, с их взаимопревращениями, соединениями и смешениями. Естественно, что большое место при этом уделено понятию смеси. И вот Филопон делает явное отступление от проблематики, непосредственно занимавшей Аристотеля, и начинает рассуждать на тему о том, почему при изменении элементарного состава тел одни качества меняются сильно, другие — слабо, а третьи до поры до времени вообще не обнаруживают никаких изменений. Предоставим, однако, слово самому Филопону.

«Если различные свойства подобочастных тел — как, например, у меда сладость, желтизна и вязкость — достигают совершенного вида при определенном соотношении первичных качеств [теплоты, холода, сухости и влажности], то почему изменение одного свойства не влечет за собой изменения также и другого? Так, цвет меда может измениться и из желтого стать белым, а его сладость при этом нисколько не изменится. С другой стороны, совершенно очевидно, что цвет не мог измениться без изменения первичной смеси, составляющей мед. Почему же, если изменяется исходное соотношение смеси, вместе с цветом не изменяется и вкус, раз они оба существуют соответственно одному и тому же соотношению смеси? Можно привести тысячи аналогичных примеров… Что же мы скажем по этому поводу? Каждое свойство обнаруживается в некотором интервале (?? ?????? ???? ?????????), и его бытие отнюдь не сводится к неделимой точке. И белизна также существует в интервале (ведь дело обстоит не так, что как только [тело] лишается высшей степени белизны, оно вообще уже перестает быть белым), и сладость тоже в интервале (ибо существует много сладких [вещей]), и то же самое в отношении прочих свойств. Если свойства имеют интервалы, то очевидно, что и способности смесей порождать эти свойства также должны иметь интервалы. Однако существует некое предельное соотношение смеси, при котором любое свойство перестает обнаруживаться, и ниже этой неделимой точки вся природа свойства сразу же меняется. Чтобы натренировать наш ум как бы на образце, предположим, например, что высший вид сладости достигается при десяти частях теплоты, холода, сухости и влажности. Если уменьшить каждую из этих противоположностей на единицу [тело] станет не таким сладким, однако оно не вовсе лишится сладости, но только его сладость уменьшится. Если же мы уменьшим на пять частей (предполагая, что сладость сохраняется как раз до этой точки), то ясно, что вид [сладости] исчезнет полностью. И вот, хотя этой смесью определяются различные свойства, не все они обязательно возникают при одном и том же соотношении [первичных качеств] друг с другом, но если, скажем, сладость достигла совершенного вида, белизна, или желтизна, или вязкость могут не достичь совершенства при этом соотношении, но подчас быть [значительно] слабее. Именно поэтому при небольшом изменении смеси сладость может в целом не измениться, цвет же может измениться полностью, поскольку он с самого начала находился вблизи предельной и неделимой точки этой смеси, ниже которой этот цвет уже никак не способен обнаруживаться»[423].

Разумеется, этот текст кое в чем сбивчив и в нем имеются неточности. В частности, Филопон не замечает, что если смесь состоит из равного числа частей всех первичных качеств, то при уменьшении каждого из этих качеств на одну часть состав смеси останется неизменным. Вероятно, Филопон имел в виду уменьшение на одну часть (а потом на пять частей) одного из четырех качеств; в этом случае его рассуждение было бы безупречным. Но это мелочи. Значение этого отрывка состоит в том, что в нем ставится вопрос о функциональной зависимости ряда физических величин (свойств) от четырех независимых переменных (первичных качеств). Эта зависимость отнюдь не сводится к прямой или обратной пропорциональности (как у Аристотеля); Филопон предусматривает такие случаи, когда при небольших изменениях независимых переменных значение одной из функций (сладость) может не меняться или меняться очень мало; в то же время другая функция (цвет) может претерпеть резкое изменение и даже исчезнуть (т. е. стать равной нулю). При этом он вводит понятия, которые можно истолковать как понятия максимального значения функции (высший или совершенный вид — ?? ????? ????? или ?? ??????? ?????), интервала ее существования (?? ??????) и, наконец, критической точки, в которой функция обращается в нуль (? ??????? ??????? ?????). Рассуждения Филонова допускают, таким образом, чисто математическую интерпретацию. В этом отношении приведенный текст является уникальным во всей античной литературе.