Век Людовика XIV

Физика и химия не так заметно, как география и биология, противоречили древнему вероучению, поскольку имели дело с твердыми телами, жидкостями и газами, не имевшими, очевидно, никакого отношения к теологии; но даже в этой материальной сфере прогресс науки расширял рамки закона и ослаблял веру в чудеса. Изучение физики основывалось не на философских интересах, а на коммерческих и промышленных потребностях.

Мореплаватели, побудив астрономов составить более точную карту неба, теперь предлагали вознаграждение за часы, которые помогали бы определять долготу, несмотря на возмущения моря. Долготу в море можно было определить, сравнив момент восхода солнца или меридиана со временем, которое показывали в этот момент часы, установленные по гринвичскому или парижскому времени; но если часы не были точными, расчеты были бы опасно ошибочными. В 1657 году Гюйгенс придумал надежные часы, прикрепив маятник к зубчатому спусковому колесу, но такие часы были бесполезны на качающемся корабле.* После долгих испытаний Гюйгенс сконструировал успешные морские часы, заменив маятник балансовым колесом, работающим на двух пружинах. Это было одним из важных предложений, изложенных им в одной из классических работ современной науки, Horologium oscillatorium («Маятниковые часы»), опубликованной в Париже в 1673 году. Три года спустя Гук изобрел анкерный спуск часов, применил спиральные пружины к балансовому колесу часов и объяснил действие пружин по принципу Ut tensio sic vis — «каково напряжение, такова и сила»; этот закон до сих пор называется законом Гука. Карманные часы теперь можно было делать более грамотно и дешево, чем раньше.

В «Horologium» и специальной монографии Гюйгенс исследовал закон центробежной силы, согласно которому на каждую частицу вращающегося тела, не лежащую на оси вращения, действует центробежная сила, которая увеличивается с расстоянием от оси и со скоростью вращения. Он привел в быстрое вращение глиняную сферу и обнаружил, что она приняла форму сфероида, сплющенного с обоих концов оси. На основе этого центробежного принципа он объяснил полярное сплющивание планеты Юпитер и по аналогии пришел к выводу, что Земля тоже должна быть слегка сплюснута у полюсов.

Трактат Гюйгенса «Motu Corporum ex Percussione» (1703), опубликованный через восемь лет после его смерти, продолжил исследования Галилея, Декарта и Уоллиса по проблемам столкновения. Они представляли собой интригующие загадки, начиная от игры в бильярд и заканчивая столкновением звезд. Как сила передается от движущегося объекта к объекту, который он ударяет? Гюйгенс не разгадал эту загадку, но сформулировал некоторые основные принципы:

I. Если на тело, находящееся в покое, надавить другим равным ему телом, то последнее после удара придет в покой, а тело, первоначально находившееся в покое, приобретет скорость налетающего тела.

II. Если два одинаковых тела сталкиваются с неравными скоростями, то после удара они будут двигаться с чередующимися скоростями.

XI. При взаимном ударе двух тел сумма произведений масс на квадраты относительных скоростей одинакова до и после удара.

Эти положения, сформулированные Гюйгенсом в 1669 году, дали частичное выражение наиболее полному принципу современной физики — сохранению энергии. Однако они были верны лишь в идеале, поскольку предполагали полную упругость тел. Поскольку ни одно тело в природе не является абсолютно упругим, относительная скорость соударяющихся объектов уменьшается в зависимости от вещества, из которого они состоят. Ньютон определил эту скорость уменьшения для дерева, пробки, стали и стекла во вступительной статье к первой книге «Принципов» (1687).

Другое направление исследований вытекало из экспериментов Торричелли и Паскаля по изучению атмосферного давления. В 1647 году Паскаль заявил, что «любой сосуд, каким бы большим он ни был, можно сделать пустым от всех материй, известных в природе и воспринимаемых органами чувств». 37 Сотни лет европейская философия провозглашала, что природа ненавидит вакуум; даже сейчас один парижский профессор сообщил Паскалю, что ангелы сами не могут создать вакуум, а Декарт презрительно заметил, что единственный существующий вакуум находится в голове Паскаля. Но около 1650 года Отто фон Герике построил в Магдебурге воздушный насос, который создавал настолько почти полный вакуум, что поразил высокопоставленных лиц своей страны и светил научного мира знаменитым экспериментом, известным как «магдебургские полушария» (1654). В присутствии императора Фердинанда III и императорского совета в Ратисбоне он соединил две бронзовые полусферические раковины таким образом, что они были герметично закрыты, но не были механически соединены по краям; он откачал почти весь воздух из их объединенных внутренностей; затем он показал, что объединенная сила шестнадцати лошадей — восемь тянут в одном направлении, восемь в противоположном — не может разделить две половины сферы; но когда был открыт запорный кран в одной полусфере, впуская воздух, раковины можно было разделить вручную.