Страница 51 из 120
Итальянский физик и математик Эванджелиста Торричелли (1608–1647) получил математическое образование в Риме под руководством Бенедетти Кастелли.
Одно из сочинений Торричелли, «Трактат о движении тяжелых тел», заинтересовало Галилея, он приблизил к себе Торричелли, доверил ему обработку своих трудов. В последующие годы жизни Галилея, когда этот великий ученый стал слепым, режим его жизни судом инквизиции был несколько облегчен. Его наиболее преданные ученики, в том числе Торричелли, могли не расставаться с ним.
После смерти Галилея, последовавшей в 1642 г., Торричелли занял его место на должности математика герцога Тосканы и профессора математики Пизанского университета.
Жизнь Торричелли оборвалась рано — он умер в возрасте 39 лет. Тем не менее его имя прочно вошло в историю науки. Торричелли известен работами в области математики, механики, гидравлики, но наибольшую известность он завоевал тем, что путем очень простого опыта наглядно показал существование давления воздуха па поверхность Земли (т. е. продемонстрировал «тяжесть» воздуха), изобрел простейший барометр, позволяющий, как показывает само его название, измерять атмосферное давление, и, наконец, получил пространство, являющееся, как тогда казалось, совершенно пустым, — торричеллеву пустоту.
Рис. 7. Прибор Торричелли.
Хорошо известный прибор Торричелли представлен на рис. 7. В запаянную с одного конца стеклянную трубку налита ртуть. Затем трубка перевернута так, чтобы открытый ее конец оказался в ванночке со ртутью. Все остальное ясно из рисунка. Столб ртути (высотой около 760 мм, в зависимости от погоды и геометрической высоты местности) уравновешивает атмосферное давление воздуха и, следовательно, может служить «стрелкой» барометра. В верхней части образуется торричеллева пустота.
В следующей главе будет показано, что торричеллева пустота еще не совсем пустота; это не только не математический вакуум, но еще и не физический вакуум. Ртуть в приборе Торричелли удобна потому, что это — жидкость, обладающая большим удельным весом (тяжелая), и, следовательно, столбик барометра будет не слишком высоким. Если бы ртуть заменить водой, то столбик барометра имел бы длину не 760 мм, а свыше 10 м.
Французский физик Эдм Мариогт (1620–1684) был разносторонним ученым. Он занимался оптикой, дифракцией света, гидравликой, но более всего известен своими исследованиями свойств газов. Возможно, мы и не упомянули бы его имени в этой книге (к сожалению, нет возможности назвать имена всех или хотя бы большинства заслуживающих этого ученых), но имя Мариотта так часто встречается в школьных и вузовских учебниках физики, что у читателей, возможно, могли бы возникнуть вопросы: а где же Мариотт? Почему нет Мариотта? Тем более что Мариотт действительно заслуженный ученый. В одно время с Р. Бойлем (о работах которого будет сказано ниже) и независимо от него Мариотт установил закон, согласно которому объем газа при постоянной температуре обратно пропорционален его давлению, или произведение удельного объема газа на его давление при неизменной температуре есть величина постоянная, т. е. при t = idem pv = const, где р — давление газа, V — удельный объем, t — температура.
Этот хорошо известный закон носит название закона Бойля — Мариотта и во многих случаях — но далеко не всегда — удовлетворительно выполняется. Остается добавить, что Мариотт был одним из первых членов Парижской Академии наук.
Английский химик и физик Роберт Бойль (1627–1691) родился и провел свое детство в замке Лисмор (Ирландия), в семье герцога Корского — богатого и удачливого авантюриста. Он закончил известный колледж в Итоне на р. Темзе, совершил путешествие по Италии, Франции, несколько лег учился в Женеве. Как и многие его сверстники (Паскаль, Стено[182]), Бойль попал под влияние религии. Но жизненная линия Бойля этим не определилась. Он вел аскетический образ жизни (может быть, этому содействовало его слабое здоровье), не участвовал в войне (а именно в это время в Англии велась гражданская война, республиканцы во главе с Кромвелем наносили королевской армии одно поражение за другим) — все его интересы были связаны с наукой.
Вернувшись в Англию, Бойль активно участвовал в деятельности так называемой «невидимой коллегии» — некоем прообразе Королевского общества, — обосновавшейся в Оксфорде, но проводившей свои заседания то в Оксфорде, то в Лондоне, за что она и получила свое наименование.
В 1663 г. официально было основано Лондонское королевское общество, одним из главных инициаторов образования которого был Бойль. В 1680 г. Бойль, получивший в 1665 г. степень почетного доктора физики Оксфордского университета и с 1668 г. обосновавшийся в Лондоне, был избран президентом Королевского общества, но отказался от этого поста.
Дж. Бернал пишет: «Бойль, несомненно, представлял собой центральную фигуру в Королевском обществе начального периода его существования, подобно тому как Ньютон был центральной фигурой в период его расцвета»[183].
Ближайшим другом и первым помощником Бойля долгое время был разносторонний ученый и блестящий экспериментатор Роберт Гук (1635–1703) — сын священника с острова Уайт. Дж. Бернал пишет: «Если бы Гук имел более обеспеченное общественное положение и не страдал от своего уродства и хронических болезней, он не был бы таким обидчивым, мнительным и сварливым человеком и его выдающаяся роль в истории науки получила бы полное признание. Если Бойль представлял собой душу Королевского общества, то Гук был его глазами и руками. Он был величайшим физиком-экспериментатором до Фарадея и, подобно ему, не имел математических способностей Ньютона и Максвелла. Гук интересовался механикой, физикой, химией и биологией. Он изучил упругость и открыл то, что называется законом Гука: ut tensia sic via (растяжение пропорционально силе)[184]; он изобрел круговой пружинный маятник, применение которого сделало возможным создание точных часов и хронометров…»[185].
Возвращаясь к Бойлю, следует сказать, говоря словами Дж. Бернала, что он не имел ни данных крупнейших экспериментаторов Гука и Фарадея, ни выдающихся математических способностей Ньютона и Максвелла. Тем не менее он сделал для науки очень много. По своим научным интересам и знаниям Бойль был ученым-энциклопедистом.
Так в чем же основная заслуга Бойля? Бойль положил начало преобразованию химии в самостоятельную науку. Он дал определение элементу вещества как простому телу, которое уже не может быть разделено на другие, более простые тела. Другими словами, химический элемент, по Бойлю, это предел качественного деления вещества. Бойль категорически отвергал господствовавшее со времен Аристотеля утверждение, что огонь якобы является универсальным анализатором тел, что с его помощью (при горении) можно только разделять тела на более простые, но нельзя получать тел более сложного состава.
Бойль считал несостоятельным исходящее еще от Аристотеля утверждение о четырех стихиях (огне, воздухе, воде и земле). Он также не признавал учения Пара-цельса[186] о трех началах: сере, ртути и соли. В своих исследованиях Бойль использовал методы количественного и качественного анализа, ввел в практику исследований взвешивание. Одним словом, Бойль, как уже сказано, начал преобразование химии в науку.
Одновременно с Мариоттом и независимо от него Бойль, как уже говорилось, открыл газовый закон, известный теперь как закон Бойля — Мариотта.
Французский ученый Блез Паскаль (1623–1662) был математиком, физиком, писателем и религиозным философом. Он родился в г. Клермон-Ферране, в семье математика Э. Паскаля. В 1655 г. Блез Паскаль поеелился в янсенистском[187] монастыре в Пор-Рояле, представлявшем тогда собой центр буржуазной оппозиции против католической церкви и абсолютизма.
182
Николаус Стено (1638–1686) — разносторонний датский ученый, основоположник геотектоники.
183
Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 254.
184
Закон Гука устанавливает линейную зависимость между упругой деформацией твердого тела и приложенным механическим напряжением. Например, для стержня длиной l и поперечным сечением x при растяжении продольной силой F удлинение стержня Δ l = Fl/sE, где Е — модуль Юнга.
185
Бернал Дж. Наука в истории общества, с. 255.
186
Парацельс (1493–1541) — один из основателей школы ятрохимиков (врачей-химиков).
187
Янсенизм — религиозно-философское течение в католицизме, воспринявшее некоторые черты кальвинизма и резко выступавшее против иезуитов. Ведет начало от голландского богослова Япсепия.