Научная революция XVII века

Для морской державы, какой была Голландия, особенно остро чувствовалась необходимость в надежном способе определения долготы на море, что можно было бы осуществить, имея надежные часы. В свою очередь, для создания маятниковых часов нужно было решить две главные проблемы: сделать колебания маятника изохронными (что приближенно справедливо только при малых амплитудах) и найти способ передачи равномерного хода от маятника к остальному механизму часов. Первая задача была решена Гюйгенсом позднее, важно было решить сначала вторую задачу. Он сделал это в 1657 г., придумав так называемый анкерный спуск, который с той поры повсеместно используется в часах. У Галилея был так называемый крючковый спуск, устройство значительно менее надежное — не известно, ходили ли в действительности часы, построенные по галилеевскому принципу, или нет. Гюйгенс же изготовил в том же 1657 г. часы с применением анкерного спуска и получил на них патент от Генеральных штатов, которые гарантировали ему привилегию в течение 21 года. Он описал их устройство в небольшой книге под названием «Часы» (не следует путать с «Маятниковыми часами», написанными позже), изданной в Гааге в 1658 г. Изобретение имело большой успех, и вскоре были построены первые башенные часы с маятником, установленные в Схевенингене близ Гааги и в Утрехте.

После 1658 г. Гюйгенс продолжает заниматься теорией часов с маятником, пытаясь решить проблему изохронности. После года напряженной работы ему удалось показать, что период маятника будет совершенно независим от амплитуды, если его груз будет двигаться не по окружности, а по циклоиде. Теперь задача состояла в том, как такое движение осуществить. Наиболее естественным решением было как-то ограничить движение маятника с помощью «щек», установленных вблизи точки повеса. Тогда задача видоизменялась: необходимо было найти соответствующую форму «щек». Этот вопрос привел Гюйгенса к разработке математической теории эволют.

Рассмотрим нить постоянной длины, которая разматывается с выпуклой кривой а. Конец этой нити будет описывать некоторую кривую b, которая называется эвольвентой. Соответственно первая кривая a называется эволютой. Следовательно, задача о форме «щек» сводилась к построению эволюты к эвольвенте, являющейся циклоидой. Гюйгенсу удалось найти общий метод построения эволюты к кривой по ее алгебраическому уравнению. Оказалось, что эволютой циклоиды будет также циклоида, это решение определило форму «щек», а размер их определялся длиной маятника. В дальнейшем проблема зависимости периода маятника от его длины и связанная с этим теория центра качаний становится одной из центральных в творчестве Гюйгенса, но решение ее будет дано лишь спустя 13 лет в книге «Маятниковые часы». Промежуток времени, отделяющий «Часы» от «Маятниковых часов», наполнен множеством важных событий в его жизни — это период путешествий, новых знакомств и занятий, время, когда достижения Гюйгенса получают официальное признание, а он сам становится членом двух только что организованных крупнейших научных академий Европы.

Во второй половине XVII в. в научной жизни Европы происходят важные изменения вследствие того, что ученые начинают все больше ощущать давление государства и его вмешательство в их деятельность. Сам факт такого вмешательства наряду с отрицательными моментами имел и положительный, а именно начавшуюся институционализацию науки и связанное с ней улучшение научных связей, равно как и распространение научной информации. Мы видим также повсеместное увеличение числа людей, занимающихся научными исследованиями. Несмотря на то что во Франции спустя лишь 20 лет после смерти Декарта его сочинения были включены в Индекс запрещенных книг, а его философия подвергалась жестоким гонениям со стороны иезуитов, картезианство как философская система и как картина мира получило широчайшее распространение. Вместе с изменениями, произошедшими в жизни европейского общества, изменился и стиль мышления, в первую очередь ученых.

Одной из характерных черт этого сдвига была ощущаемая всеми потребность если не коллективной работы, то коллективного обсуждения научных проблем, причем регулярного обсуждения. Она реализовывалась и раньше в научных кружках, разбросанных по всей Франции, но все-таки занятия таких кружков носили отпечаток дилетантства. Теперь все более ощущалась потребность профессионализма, пусть еще не скоро достижимого, но цели мало-помалу определялись и направление процесса было всем очевидно. Подчеркнем, что процесс этот был общеевропейским, хотя наиболее внушительные результаты были достигнуты в Англии и отчасти во Франции.