Научная революция XVII века

За исключением телескопа, ни одно научное открытие не вызывало столько любопытства и удивления, как эксперименты с барометром и воздушными насосами. Некоторые намеки на то, что воздух имеет вес, можно обнаружить еще в трудах Аристотеля и Платона, но до Галилея и Торричелли вопрос оставался открытым. Этот вопрос был тесно связан с проблемой существования пустоты. Многие ученые от Аристотеля до Декарта полагали, что пустоты не существует в природе, что «боязнь пустоты» («horror vacui») свойственна природе, как если бы она была наделена способностью чувствовать. Даже Галилей не был вполне свободен от этого представления: он был удивлен, когда узнал, что поршневой насос не может поднять воду на высоту, превышающую 18 локтей, и следовательно, пустота, образующаяся под поршнем, не заполняется после достижения этого предела.

Таким образом, уже Галилею было известно, что «боязнь пустоты» ограничена, причем пределы ограничения определяются высотой подъема жидкости. Кроме того, он хорошо знал, что воздух имеет вес, и считал, что его плотность приблизительно в 400 раз меньше, чем плотность воды. Установить взаимосвязь между этими двумя фактами удалось уже ученику Галилея — Торричелли.

Эванджелиста Торричелли (1608—1647) — один из наиболее выдающихся итальянских ученых первой половины XVII в. Он представлял собой уже второе поколение учеников Галилея — Торричелли изучал математику под руководством ученика Галилея Бенедетто Кастелли — и стал впоследствии профессором математики Римского университета. Кастелли познакомил Галилея с трактатом Торричелли «О движении свободно падающих и брошенных тяжелых тел». Потом Торричелли было предложено переехать к Галилею в Арчетри в качестве помощника. Он согласился, и его общество скрасило последние дни слепого ученого — Галилей умер три месяца спустя «на руках своих учеников, Вивиани и Торричелли», который стал его преемником на посту придворного математика великого герцога Тосканского.

Знаменитый опыт Торричелли по обнаружению атмосферного давления был поставлен по его поручению Вивиани в 1643 г. с целью обнаружить величину «сопротивления образования пустоты», о которой говорил Галилей. Он не был опубликован, однако в письме своему другу Микеланджело Риччи Торричелли его подробно описывает [19, с. 97]. Стеклянную трубку, длиной около метра, запаянную с одного конца, наполняют ртутью и погружают открытым концом вниз в чашу со ртутью, при этом ртуть в трубке опустится, остановившись на уровне «в один локоть с четвертью и еще палец». Торричелли так объясняет полученный им результат: «До сих пор думали, что эта сила, которая удерживает живое серебро [ртуть] от его естественного стремления упасть вниз, обусловлена сосудом, или пустотой, или некоей весьма разреженной субстанцией, но я утверждаю, что она внешняя, что сила приходит извне. На поверхность жидкости в чашке давит тяжесть 50 миль воздуха... В такой же трубке, но значительно более длинной вода поднимается на высоту 18 локтей, т. е. во столько раз выше ртути, во сколько раз ртуть тяжелее воды, для того чтобы уравновесить ту же самую причину, оказывающую давление и в том, и в другом случае» [19, с. 97-98].

Интересно отметить, что Торричелли в это время был поглощен математическими исследованиями циклоиды (которой вскоре заинтересуется Гюйгенс), поэтому он не позаботился о публикации своего поразительного эксперимента. Но тем не менее его опыт стал известен всей Европе благодаря Мерсенну: в 1644 г. Риччи написал ему о нем, и вскоре сообщение о результатах Торричелли стало сенсацией в кругу французских ученых, особенно оно заинтересовало Паскаля.

ЭВАНДЖЕЛИСТА ТОРРИЧЕЛЛИ

Паскаль рассудил, что если столб ртути удерживается просто давлением воздуха, то этот столб должен быть меньше на возвышенных местах. Он пытался это проверить, проводя эксперименты на парижских колокольнях, но для ощутимого результата разница высот была слишком мала. Поэтому он написал своему деверю, чтобы тот проделал этот опыт на Пюи де Дом, самой высокой горе в Оверни, Получилась разница в три дюйма для величины столба ртути у подножья горы и на ее вершине. Паскаль повторил эксперимент Торричелли со стеклянной трубкой длиной 46 футов, наполненной красным вином (очевидно, стеклянные трубки для вина было легче достать). Кроме того, была показано, что пузырь, наполненный воздухом, раздувался на вершине горы и сжимался у ее подножья.

Среди замечательных ученых и мыслителей XVII в. имя Блеза Паскаля (1623—1662) занимает особое место. Слабый и болезненный от рождения, фанатически приверженный идеям религиозного аскетизма, Паскаль лишь малую часть своей короткой жизни посвятил науке, однако то, чего ему удалось достигнуть в математике и физике, создало ему славу одного из гениальных предшественников современного естествознания.