Порох. От алхимии до артиллерии: история вещества, которое изменило мир

Сделав войну гораздо более организованной и небывало жестокой, порох продолжал загадывать ученым сложные и интригующие загадки. «В конце концов, влияние пороха именно на науку, а не на военное дело, сыграло наибольшую роль в приближении Века Машин, — писал историк Дж. Д. Бернал. — Порох и пушка взорвали мир Средневековья не только экономически и политически; они были главной силой в разрушении его системы идей».

Начиная с XVI столетия внимание европейских естествоиспытателей благодаря пороху было сосредоточено не только на тайнах огня и устройстве Вселенной, но также и на вопросах механики — науки о законах движения. Например, и пушкари, и ученые очень хотели знать, что происходит с пушечным ядром после того, как оно покидает ствол пушки. Поиски исчерпывающего ответа на этот вопрос продолжались четыреста лет и потребовали создания совершенно новых областей науки.

У артиллеристов уже были некоторые соображения по поводу того, что именно выталкивает ядро из пушки. Ванноччо Бирингуччо подытожил эти теории в 1540 году: огонь, считал он, занимает в десять раз больший объем, чем воздух, воздух — в десять раз больший, чем вода, вода — вдесятеро больший, чем земля. Так что, когда землистый порох превращается в огонь, воздух и сырой дым, все эти элементы мгновенно расширяются, толкая перед собой снаряд. При всей своей причудливости теория в целом верно описывала происходящее: горящий порох превращался в горячие газы многократно большего объема, газы толкали ядро.

Но почему ядро продолжало движение после того, как покидало ствол? По какой траектории оно летело? И что эта траектория могла бы рассказать о силах, действующих на снаряд, а заодно — и на все другие предметы? Первым человеком, который попытался ответить на эти вопросы, был современник Бирингуччо по имени Никколо Тарталья. Сын посыльного, он родился в городе Брешия на севере Италии в 1500 году. Когда мальчику было шесть лет, отец его умер, оставив семью в нищете как раз во время войны, терзавшей Италию. Когда Никколо было двенадцать, он попал в лапы буйствующей французской солдатне. Один из солдат рубанул мальчика мечом по лицу, разорвав ему рот и нёбо. Мать выходила Никколо, однако он так и остался обезображенным и косноязычным. Он взял себе прозвище Тарталья — от итальянского слова, означающего «заика». Его настоящей фамилии история не сохранила.

Поправившись, подросток отправился к мастеру Франческо, чтобы выучиться азбуке, но успел добраться только до буквы «К», когда его ничтожные средства иссякли. Никколо завершил образование самоучкой, «сопровождаемый, — писал он впоследствии, — дочерью бедности, имя которой — прилежание». Обнаружив в себе склонность к математике, он скоро уже учил студентов в Вероне пользоваться счетами, а позже стал профессором математики в Венеции, но по-прежнему зарабатывал едва достаточно, чтобы прокормить семью.

До 1531 года Тарталья по вполне понятным причинам проявлял мало интереса к военным принадлежностям. Но в том году один канонир спросил его, под каким углом следует нацеливать орудие, чтобы добиться максимальной дальнобойности. Вопрос заинтересовал молодого учителя математики. Он увидел здесь возможность приложить математические правила к феномену реального мира. Тарталья долго размышлял и провел немало исследований, вычисляя нужную траекторию. И пришел к выводу, что подъем ствола на 45 градусов позволит выстрелить на самое большое расстояние. Это действительно так (правда, только для вакуума). В ходе исследований Тарталья изобрел артиллерийский квадрант — нечто вроде плотницкого уголка, снабженного отвесом. Когда одно плечо уголка вкладывали в ствол пушки, отвес указывал угол возвышения. Это устройство наряду с кронциркулями, калибрами и уровнями, которые использовали канониры, помогло ввести и в научный обиход методы точного инструментального измерения.

Увидеть, как именно летит ядро, вылетевшее из орудия, было нельзя из-за его высокой скорости. До Тартальи канониры думали, что снаряд летит по прямой линии, а в конце полета просто падает на землю. Они смотрели на это явление глазами Аристотеля, который провозгласил, что существуют два различных типа движения. Естественное движение — яблоко надает вниз, дым поднимается вверх — происходит из-за стремления всех стихий возвращаться в свойственное им положение: огонь тянется вверх, земля опускается вниз. Насильственное движение, в свою очередь, было противоположностью естественного: стрела, выпущенная в воздух, летела вверх вопреки своему естественному стремлению упасть. Этот тип движения требует, чтобы на объект постоянно действовала некая сила — но что же двигает стрелу после того, как она слетела с тетивы? Аристотель считал, что движущая сила возникает из-за того, что воздух, стремительно обтекающий летящую стрелу, толкает ее сзади. Сегодня понятия инерции и гравитации хорошо нам знакомы, однако в XVI веке причины, по которым предмет продолжает двигаться или падает на землю, оставались абсолютной загадкой.