Механика

МеханикаМеханика. В сочинении «Механические проблемы» (Это сочинение долго приписывалось самому Аристотелю, поэтому автора его cейчас называют «псевдо-Аристотелем», принадлежащем одному из учеников Аристотеля и написанном в III в. до н. э., мы находим даже определение механики (греческое слово «механе» означает хитрость). Указав, что своим искусством человек может побеждать природу, идти «против природы», псевдо-Аристотель говорит: «Во многих вещах природа действует вопреки потребностям нашим; она имеет свой образ действий, не подлежащий изменчивости условий, а нужды наши меняются весьма разнообразно. Потому при совершении чего-либо вопреки природе возникают затруднительные вопросы — апории, требующие искусного с ними обращения».

К таким апориям псевдо-Аристотель относит и проблему рычага: «Не представляется ли непонятным, как большой груз может быть подвинут малою силой?» — спрашивает он. Псевдо-Аристотель объясняет загадочные свойства. рычага чудесными свойствами круга: «Он образуется через нечто покоящееся и нечто движущееся» (видимо, автор имеет в виду способ черчения круга). Окружность круга одновременно выпукла и вогнута. Каждая точка круга — начало и конец. Продвижение по кругу есть продвижение вперёд и одновременно назад. Но пути, описываемые концами рычага, — круговые, отсюда и проистекают чудесные его свойства. Далее обращается внимание на то, что круги, проходимые различными концами рычага, неодинаковы, и в этом усматривается разгадка рычага: «Большим плечом рычага можно поднять больший груз, потому что большое плечо производит большее движение». «Сила, приложенная на большем расстоянии от точки опоры, легче двигает груз, так как она описывает больший круг».

32Размышление над свойствами круга подводит автора к вопросу о разложении кругового движения на два. «При всяком круговом движении, — говорит псевдо-Аристотель, — путь радиуса криволинейный и, следовательно, происходят два движения: одно в сторону — движение согласно природе, другое к центру — против природы. При малом радиусе движение против природы сильнее (чем при большом), точка сильнее гонится, так как ближе к тянущему центру»»

Далее в «Механических проблемах» дискутируется вопрос, который вызывал такие большие споры в XVII и XVIII вв., вопрос о различии действия давления и удара. «Почему, если приложить к дереву топор и на топор положить тяжелый груз, дерево будет повреждено очень мало, тогда как, если поднять топор и без груза ударить по дереву, дерево расколется, хотя падающий вес будет много слабее давящего?» Однако удовлетворительного ответа на вопрос псевдо-Аристотель, конечно, дать не может,— вопрос требует глубокого изучения превращения движений. Отметим, однако, что уже в сочинении «О небе» Аристотель дал в качества меры силы mv.

Подход к задаче рычага и у самого Аристотеля и его последователей был динамическим. Но как раз для динамики еще не было достаточно материала. Аристотель принимал два рода движений в природе: естественные и насильственные. Естественные движения — это вертикальные падения тел, происходящие в силу начала тяжести, и вертикальные подъемы абсолютно лёгких тел. Все прочие движения — насильственные.

Без действия сил тело покоится —.такова формулировка первой половины закона инерции, данная Аристотелем. Но стрела, выпущенная ив лука, продолжает лететь дальше, хотя действие лука уже кончилось. Обобщить закон инерции на случай движения Аристотель не может. Он спрашивает: «Почему тело продолжает двигаться после того, как движущая причина не следует с ним и издали не действует? Не очевидно ли, что первый толчок действует на другое тело, это опять на другое, а когда передача не может иметь места, должен наступить покой». «Почему брошенное тело приходит, наконец, в покой? Не потому ли, что сила слабеет и, наконец, прекращается, или от противодействия, или вследствие тяжести, когда тяжесть побеждает силу или вообще самый вопрос, не обращающий внимания на главную причину, не подходящ?

33Не будем осуждать Аристотеля за его блуждания в законе инерции. Скажем здесь наперёд, что установление закона потребовало напряжённой работы таких деятелей, как Леонардо да Винчи, Бендетти, Галилея и, наконец, Декарта. Только в общей теории относительности была предпринята попытка объяснить, почему тело, предоставленное самому себе, «стремится» сохранить свою скорость по величине и направлению.

Изучая естественные движения, Аристотель — этот не только гениальный мыслитель, но и гениальный наблюдатель — заметил, что скорость падающих тел возрастает по мере приближения к земле. Многие авторы упрекают Аристотеля за то, что он не постарался уточнить наблюдение и не исследовал, как именно возрастает. Но даже имея в своем распоряжении метроном и машину Атвуда, обладая уже известным законом падения, современный студент с трудом проверяет закон. Следовательно, упрёк Аристотелю по меньшей мере несправедлив. Более правильным является упрёк другому наблюдению Аристотеля: различные тела падают с различными скоростями. Аристотель поспешил сделать вывод, что скорость тел пропорциональна их весу. Между тем этот вывод нетрудно опровергнуть не только простым экспериментом, но и логическим рассуждением. Ведь два кирпича, положенные друг на друга, должны, по Аристотелю падать и с одной и с двойной скоростью. Приходится удивляться инерции человеческой мысли: наука дожидалась Галилея, чтобы опровергнуть многовековое заблуждение.

Неудачи древних в области изучения механического движения вполне понятны: не было ещё технических и научных предпосылок для создания кинематики и динамики. Галилей начал создавать науку «о местном движении», как тогда выражались. Древние же, как было сказано, под механикой понимали науку о простых машинах, действующих по принципам статики. Эта наука получила своё высшее развитие в трудах величайшего учёного древнего мира —Архимеда, имя которого вошло в историю физики навеки.