Предчувствия и свершения. Книга 2. Призраки

Цепная машина Стевина это схема, символ всех «вечных «двигателей, задача которых, по мысли их изобретателей, вечно черпать работу из силы тяжести при многократном повторении некоторого цикла движений. Многие известные проекты вечных двигателей содержали варианты цепных машин или колес, несущих подвижные рычаги с грузами. Но в отличие от своих предшественников и от всех последующих творцов вечных двигателей, Стевин сумел заставить свою цепную машину провести огромную работу. Работу, которая значительно приблизила человечество к овладению силами природы. Он применил цепную машину для вывода законов механики.

Теперь, уже без всяких вычислений, исходя лишь из того, что движение цепи не может начаться само по себе, Стевин утверждает: равновесие не нарушится и в том случае, если среди сторон треугольника не будет ни одной горизонтальной. Так же просто получается условие равновесия груза на наклонной плоскости, удерживаемого другим, висящим отвесно. Висящий груз должен быть во столько раз легче груза, лежащего на наклонной плоскости, во сколько высота наклонной плоскости меньше ее длины. Из подобных рассуждений вытекают и условия равновесия трех сил, приложенных к одной точке: они должны быть пропорциональны длинам сторон некоторого прямоугольного треугольника и направлены перпендикулярно этим сторонам. Так, исходя из невозможности создания вечного двигателя, Стевин получил закон равновесия грузов на наклонной плоскости, а затем построил все законы рычага и другие законы статики, прибегнув лишь к простейшим геометрическим построениям.

Стевина сближает с Архимедом и его критика попыток древних и средневековых ученых объяснить свойства рычага свойствами круга. В «Приложении к статике» Стевин поместил специальный раздел, озаглавленный «Причина равновесия рычага ни в какой мере не зависит от дуг круга, которые описывают концы его».

Он пишет: «То, что равные грузы, подвешенные к равным плечам рычага, пребывают в равновесии, достаточно подтверждается нашим непосредственным чувством. Но причина того, что два неравных груза, подвешенных к неравным плечам рычага, пребывают в равновесии, если отношение их весов обратно пропорционально отношению тех плеч, к которым они прикреплены, отнюдь не столь очевидна. Древние полагали, что причина лежит в дугах круга, описываемых концами рычага. Это положение можно видеть в «Механике «Аристотеля и сочинениях его приверженцев. Что это ложно, мы докажем следующим способом: то, что неподвижно, не описывает круга — два груза, находящиеся в равновесии, неподвижны; следовательно, два груза, находящиеся в равновесии, не описывают никакого круга. Итак, никакого круга здесь нет; если же нет круга, то нет и причины, которую ему можно было бы приписать; причина равновесия рычага лежит поэтому не в дугах круга». Далее Стевин указывает, где в основном тексте книги он описывает и доказывает причину равновесия неравноплечного рычага и заключает: «И не приходится вовсе удивляться, что тот, кто принимает подобные ошибочные утверждения за истину, приходит к ряду ложных предположений…»

Чудо не есть Чудо

Вот что ставит имя Стевина в один ряд с величайшими творцами механики — он построил всю статику, исходя из принципа невозможности создания вечного двигателя. Впоследствии этот принцип будет восприниматься как одна из формулировок закона сохранения энергии. Но тогда… Ведь само понятие энергии было осознано лишь более чем два с половиной века спустя!..

Сейчас мы считаем закон сохранения энергии фундаментом науки. Он настолько прочен, что любое отклонение от него, обнаруженное в каком-либо опыте, трактуется как ошибка. Если же не удается обнаружить ошибку, то ученые предпочитают немедленно приняться за пересмотр теории, использованной при обработке результатов опыта, сколь точной она ни считалась до того. Классический тому пример-вынужденное предсказание физиком-теоретиком Паули существования неизвестной в его время частицы (нейтрино). Узнав, что опыты с бета-распадом радиоактивных веществ не совпадают с законами сохранения энергии и импульса (куда-то «исчезает» часть энергии), и не сомневаясь в их незыблемости, Паули начал искать причины несоответствия. Не обнаружив ошибок ни в постановке опыта, ни в методах его обработки и расчетах, он предсказал существование новой частицы. Паули наделил ее весьма необычными свойствами, но они позволяли согласовать результаты опыта с законами сохранения энергии и импульса. И все считали его теорию правильной, несмотря на неудачи многочисленных попыток обнаружить предсказанные частицы. Через много лет нейтрино были обнаружены, и это стало новым триумфом науки, новым подтверждением незыблемости законов сохранения энергии и импульса. Но это было все-таки в XX веке. Стевин же, ничего не зная о законе сохранения энергии, всю гидростатику, а вместе с ней и знаменитый закон Архимеда выводит из принципа невозможности вечного двигателя.