Научная революция XVII века

Симон Стевин (1548–1620) родился в Брюгге и в молодые годы занимался торговлей, хотя наука была уже тогда его главной страстью (результатом занятий коммерцией был написанный им учебник по бухгалтерии). Война заставила Стевина покинуть Брюгге и бежать в Голландию, где он нашел убежище при дворе Морица Оранского. Штатгальтер, будучи человеком умным, очень образованным и весьма энергичным, по достоинству оценил таланты молодого ученого — Стевин сделал блестящую карьеру, став генерал-квартирмейстером армии и главным управляющим гидротехническими сооружениями. В это время в Нидерландах создавалась первая в Западной Европе регулярная армия, и Стевин помогал в ее создании Морицу, строя военные укрепления ж корабли. Отношения между главой государства и ученым были» весьма дружеские, Стевин даже отмечает влияние Морица на собственные математические занятия.

Главным достижением Стевина в математике является введение десятичных дробей, содержащееся в его книге «Десятка», напечатанной в Лейдене в 1585 г. вместе с другими его сочинениями по арифметике. Из математических проблем он занимался также отысканием решения уравнений высших степеней (без каких-либо существенных результатов), в связи с чем ввел в употребление дробные показатели.

Наиболее фундаментальные результаты изложены в книге Стевина, появившейся в 1586 г. под заглавием «Начала науки о весах», в которой изучаются законы статики и гидростатики. В первой части этой работы Стевин, исходя из принципа невозможности вечного двигателя, получает условия равновесия тяжелого тела на наклонной плоскости, а затем приходит к правилу параллелограмма сил. Затем он получает также правило параллелограмма в форме силового треугольника, который сегодня называется треугольником Стевина.

Правило равновесия на наклонной плоскости выводится из рассмотрения призмы, имеющей вертикальное треугольное сечение, на которую надето ожерелье из двенадцати равных тяжелых шаров, способных без трения скользить вдоль наклонных плоскостей призмы. Такое ожерелье, утверждает Стевин, должно находиться в равновесии (кстати, «равновесие» — термин, впервые введенный им в механику вместо «равномоментности» греческих авторов), поскольку невозможно вечное движение. Это равновесие не будет нарушено, если убрать симметричные части, ожерелья, находящиеся под основанием треугольника, а тогда части, расположенные на более длинной и более короткой сторонах треугольника (и соответственно имеющие больший и меньший вес), также должны остаться без движения, в положении равновесия. Поскольку вес частей ожерелья пропорционален длинам наклонных плоскостей, на которых они располагаются, две различные массы, соединенные нитью, будут находиться в равновесии на различных наклонных плоскостях, если они будут пропорциональны длинам этих плоскостей.

СИМОН СТЕВИН

Титульный лист книги Стевина «О весах»

Этот поразительный в глазах Стевина результат изображен на титульном листе книги и сопровожден надписью: Wonder en is gheen Wonder («Чудо, которое все же не чудо»). Справедливости ради надо добавить, что аналогичный результат был уже получен во второй половине XIII в. французским ученым Иорданом Неморарием, но работа Неморария «Наука о весе» была опубликована только в 1565 г. и неизвестно, был ли с нею знаком Стевин или нет. В дальнейшем Стевин рассматривает равновесие тела на наклонной плоскости в случае, когда оно удерживается нитями, расположенными соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости, в результате чего он приходит к правилу параллелограмма сил.

Еще более замечательных результатов Стевин достигает в разделе, посвященном гидростатике. Он описывает так называемый гидростатический парадокс, открытие которого часто неправильно приписывают Паскалю. Суть его состоит в утверждении, что давление на дно сосуда зависит только от площади дна и высоты столба жидкости, но не зависит от формы сосуда. Стевин отмечает, что благодаря этому один фунт воды, находящийся в узкой трубке, может оказывать давление в сто тысяч фунтов на затвор в широком сосуде. Принцип, открытый Стевином, послужил в дальнейшем основой для создания гидравлического пресса.

Другим важным результатом было доказательство существования в жидкости давления, направленного вертикально вверх, а также давления, оказываемого жидкостью на стенки сосуда. Здесь Стевин вплотную подошел к закону, сформулированному позднее Паскалем, что давление в любой точке жидкости одинаково во всех направлениях. Наконец, разбирая вопрос о равновесии плавающих тел, Стевин нашел, что оно будет устойчивым лишь в том случае, если центр тяжести тела находится ниже центра тяжести вытесняемой им воды. Все эти достижения дали возможность известному историку физики Фердинанду Розенбергеру сказать, что «архимедовский чисто статический метод празднует в лице Стевина свою последнюю победу и древняя статика как бы заканчивается его работами — открытием закона наклонной плоскости и исследованием давления жидкостей» {9, с. 132}.