Научная революция XVII века

Еще более детальное механическое объяснение закона сохранения количества движения дается в письме 1639 г.: «Я принимаю,— пишет Декарт,— что во всей созданной материи есть известное количество движения, которое никогда не уменьшается, не увеличивается, и, таким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает. Так, если камень падает с высокого места на землю, то в случае, когда он не отскакивает, а останавливается, я допускаю, что он колеблет землю и передает ей свое движение. Но так как часть земли, приведенная в движение, содержит в себе в тысячу, например, раз более материи, чем сколько заключается в камне, то, передав ей свое движение, он может сообщить только в тысячу раз меньшую скорость» [8, III, с. 465].

Введение понятия количества движения mv, как мы видим, тоже обязано Декарту, хотя этот факт часто замалчивался творцами новой науки, и в первую очередь Ньютоном, который хотя и широко им пользовался, но ни разу не упомянул о его картезианском происхождении; впрочем, нелишне здесь напомнить о том, что Ньютон отвергал представление о сохранении количества движения. Вообще, идея о существовании законов сохранения имеет наиболее прочные корни во французской науке (в этом смысле Гюйгенс ее прямой наследник), а система Ньютона, как бы внушительна и плодотворна она ни была, испытывает в ней ощутимый недостаток. Заслуга XVIII в. в том и состояла, что механика Ньютона была существенным образом переформулирована (на языке бесконечно малых) и дополнена, причем законы сохранения явились одним из важнейших дополнений.

Можно не сомневаться в том, что открытие Декартом двух фундаментальных физических законов — закона инерции и закона сохранения количества движения — оказало сильнейшее влияние на все последующее развитие науки, важность этого события трудно переоценить, даже имея в виду неправильную теорию удара, выведенную Декартом на основе этих законов. Как интересно отмечает А. Койре, представление о полной онтологической эквивалентности покоя и движения привело Декарта к неправдоподобной трактовке покоя как сопротивления (антидвижения) и заставило его приписать телу в состоянии покоя некую силу сопротивления (количество покоя), аналогичную и противоположную движущей силе тела (количеству движения), находящегося в движении. Койре говорит, что, именно исходя из такого представления, Декарт со всей присущей ему логикой выводит абсолютно неверный закон удара, согласно которому, с какой бы скоростью ни двигалось меньшее тело, оно не способно привести в движение большее тело, поскольку оно не может преодолеть значительно большую силу его сопротивления [9, с. 219].

Нетрудно видеть, что такой вывод находится в противоречии с процитированным выше утверждением Декарта, убеждающим нас, что камень, падающий на землю, передает ей свое движение, чем приводит ее в колебание. Непонятно, каким образом Декарт мог оставить это очевидное противоречие неразрешенным, ведь в данном случае речь шла не о несоответствии теории и опыта (что Декарта не слишком заботило), а о несоответствии двух логических концепций (что было для него принципиально важным). Что же касается того факта, что законы удара, предложенные Декартом, очевидно противоречили опыту, то Декарт на это отвечал, что его «доказательства настолько достоверны, что хотя бы опыт и показал обратное, однако мы вынуждены были бы придавать нашему разуму больше веры, нежели нашим чувствам» [2, 496].,

Хотя Декарт в этой фразе использует сослагательное наклонение, как бы лишь предвидя возможность несоответствия, на самом деле он уже тогда был хорошо осведомлен о том, что его утверждения не согласуются с экспериментом, и поэтому он тут же предпринимает попытку свести концы с концами. Он говорит, что его выводы справедливы лишь в идеальных условиях, предполагающих, что тела взаимодействуют в пустоте, а сами они являются абсолютно твердыми. Но реально эти условия не выполняются: никакое тело не может быть совершенно твердым и все они вынуждены взаимодействовать в среде, заполненной материей. Именно влияние промежуточной среды, оказываемое на погруженные в нее тела, приводит к тому, что его законы удара не подтверждаются на опыте. Декарт продолжал настаивать на справедливости своих выводов, несмотря на все усиливавшуюся критику, и законы удара получили свою адекватную формулировку лишь в трудах физиков следующего поколения — в работах Гюйгенса, Рена и Валлиса.

Неудача декартовой теории удара не должна заслонять его 'великих достижений в механике — установления закона инерции и закона сохранения количества движения. Обычно эту неудачу относят за счет того, что Декарт не осознал векторного характера количества движения. Это действительно так, и для случая двух соударяющихся тел его закон может быть записан в виде

m₁|u₁| + m₂|u₂| = m₁|v₁| + m₂|v₂|.