Лекция 7. Наука Франции в середине и во второй половины 17 века
Франция в 17 веке дала науке таких знаменитых ученых как Рене Декарт (1596 – 1650), Блез Паскаль (1623 – 1662), Пьер Ферма (1601 – 1665), Жерар Дезарг (1593 – 1662), Эдм Мариотт (1620-1684).
Этот век для Франции век двух королей – Людовиков 13 и 14, двух кардиналов – Ришелье и Мазарини, век основания Французской Академии (академия «40 бессмертных», основана в 1639 году кардиналом Ришелье). Многие события французской истории описаны Дюма в «Трех мушкетерах» и продолжениях этого романа. В частности, Декарт и Дезарг принимали в осаде крепость Ла-Рошель.
Роль академии для французских ученых в том веке играл кружок Мерсенна. Марен Мерсенн (1588-1648) учился в иезуитской школе вместе с Декартом, затем был монахом в одном из монастырей. Занимался физикой, сформулировал закон обратной пропорциональности частоты колебания маятника от корня квадратного его длины. Он играл роль «связующего центра» для ученых-естествоиспытателей того века, вел переписку с Галилеем, Ферма, Декартом, Паскалем т.д. Издал в католической Франции «Механику» Галилея уже после осуждения работ Галилея инквизицией (в 1634 году). Его можно считать вдохновителем и фактическим создателем Парижской Академии, а его парижский кружок, в котором работали Декарт, Ферма, Паскаль – прообразом этой Академии, созданной в 1666 году.
Начало науки Нового времени, во всяком случае математики Нового времени связывают с именем Декарта (des Cartes, Картезий). Аристократ, учившейся в колледже иезуитов, готовился к военной карьере и начинал как военный, но встреча его в 1618 году с голландским математиком и механиком Бекманом пробудила у Декарта интерес к математике и к науке вообще. В философии идеи Декарта породили целое направление – картезианство. Цель Декарта – познание Истины, а метод ее познания - рационалистическая дедукция. Он считал дедуктивный метод математики универсальным и для других наук и отмечал, что именно математика достигла в познании Истины наибольших успехов. Исходное положение его метода «Мыслю, значит существую» главное значение придает Разуму. О своем методе Декарт говорил так: «Под методом же я разумею точные и простые правила, строгое соблюдение которых всегда воспрепятствует принятию ложного за истинное и без лишней траты умственных сил, но постепенно и непрерывно увеличивая знания, способствует тому, что ум, достигает истинного познания всего, что ему доступно». По своим философским взглядам Декарта был дуалистом и полагал существование души и материи независимыми друг от друга. За это его работы осуждали (и сжигали) и католики во Франции, и протестанты в Голландии.
Около1629 года Декарт пишет трактат «Правила для руководства ума» (не публиковавшиеся при жизни Декарта), в котором говорит о своем методе. Чтобы спокойно заниматься наукой, Декарт, не любивший суеты, уезжает из Франции в Голландию и живет там около 20 лет. Там и было написано «Рассуждение о методе» (1637) и как применение этого метода к нему были даны три приложения: «Диоптрика», «Метеоры» и знаменитая «Геометрия», в которой алгебраический метод был применен к геометрическим задачам. В «Геометрии» появилась переменная величина и нею, по выражению Ф.Энгельса, «в математику вошла жизнь». В двух других приложениях Декарт говорит о преломлении света и о световых атмосферных явлениях, в частности о радуге. Итоговое его философское сочинение «Начала философии» вышли в свет в 1644 году. Здесь он высказал гипотезу о Земле как о теле с раскаленным ядром и с поверхностной корой. Занимался Декарт также и анатомией и физиологией.
В математике помимо создания аналитической геометрии с именем Декарта связаны правило знаков для определения числа положительных и отрицательных корней алгебраического уравнения, соотношение между числом вершин ребер и граней многогранника (теорема Эйлера), вычисление площадей некоторых областей с криволинейными границами. Понятие о декартовых координатах известно каждому, кто учился в школе.
В сентябре 1647 года во время своего приезда в Париж Декарт встречается с Паскалем, обсуждает с ним проблемы атмосферного давления и пустоты.
В 1649 году Декарт принимает предложение королевы Швеции Кристины приехать с Стокгольм работать в Швеции, но простудившись холодной зимой умирает в феврале месяце от воспаления легких.
В кружке Мерсенна в 1626 году Декарт познакомился с Жираром Дезаргом, математиком, инженером и архитектором, одним из основоположников проективной геометрии. Он ввел понятие о бесконечно удаленных элементах. Это понятие позволяет единообразно сформулировать одну из основных теорем проективной геометрии – теорему Дезарга.
Вторым создателем аналитической геометрии был современник Декарта – Пьер Ферма. Юрист и советник парламента в Тулузе математикой он занимался как любитель. Его «Введение в изучение плоских и телесных мест», в котором изложены аналитической геометрии, даже более удачно, чем у Декарта, было написано в 1636 году, но опубликовано лишь в 1679 году сыном Ферма. Рукопись этого сочинения в 1838 году Мерсенн послал Декарту. Ферма был постоянным корреспондентом Мерсенна и от него о результатах Ферма становилось известно всем другим членам мерсенновского кружка. Ферма изучал древних классиков, в частности Диофанта, и на полях «Арифметики» Диофанта писал о своих теоремах (без доказательств). Их доказательства находили позднее Эйлер, Коши и др. Имя Ферма носят многие теоремы: в теории чисел «малая теорема Ферма» (число ар-1-1 делится на р, если р – простое число), «большая теорема Ферма», в анализе – теорема Ферма о равенстве нулю производной в точке экстремума. Ферма нашел формулу интегрирования по частям, разрабатывал основы теории вероятности. В оптике им сформулирован «принцип Ферма», согласно которому световой луч идет по кратчайшему пути.
Философским противником Декарта был его современник, другой знаменитый француз – Блез Паскаль. Их сначала заочное, а затем и очное знакомство произошло благодаря Мерсенну, в кружок которого входил отец Блеза – Этьен Паскаль («улитку Паскаля» называют в честь Этьена). Блез Паскаль учился дома, у отца – крупного финансиста и любителя математики и физики. В 16 лет он делает первое открытие – доказывает теорему о точках пересечения диагоналей вписанного шестиугольника, в 19 лет, чтобы помочь отцу в арифметических расчетах, строит вычислительную машину , в 1647 году он начинает работы по изучению давления воздуха и позднее изучает давление газов и жидкостей на стенки сосудов («закон Паскаля»). В 1654 году Паскаль опубликовал трактат об арифметическом треугольнике («треугольнике Паскаля»). Паскаль вместе с Ферма стал родоначальником теории вероятности, решая задачи о страховом деле и ставках в азартных играх (об этих задачах он вел переписку с Ферма). Именем Паскаля названа единица давления.
Паскаль доказывал своими опытами со ртутью в сосуде, запаянным с одного конца, существование вакуума и атмосферного давления. Декарт отрицал существование вакуума и говорил о «тончайшей материи». Проблема вакуума и атмосферного давления обсуждалась в то время весьма активно. В ее решение принимал участие немец Отто фон Герике (1602-1686). Он с 1646 года 32 года был магдебургским бургомистром. Но занятость делами города не мешала ему вести активную научную работу. В историю науки вошел его классический опыт с «магдебурскими полушариями», в котором два полых полушария, из которых был откачен воздух, не могли растащить лошади – атмосферное давление препятствовало этому (1654). Классическими являются опыты Герике с гаснущей в вакууме свечой, заглушенным колокольчиком. Он изобрел вакуумный насос, водяной барометр, воздушный термометр, впервые определил плотность воздуха. Герике вел опыты по электростатике и магнетизму. Они описаны в его трактате «Новые, так называемые магдебургские опыты о пустом пространстве» (1672).
Одним из крупнейших физиков во Франции был в середине 17 века настоятель одного из монастырей Эдм Мариотт. Одновременно с ирландцем Робертом Бойлем (1627-1691) установил постоянство произведения давления газа и его объема (при постоянной температуре) – «закон Бойля - Мариотта». Мариотт открыл также, что растения питаются солями и слепое пятно на сетчатке глаза.
Литература
Р.Декарт. Геометрия. ГОНТИ, М.-Л., 1938.
Г.П.Матвиевская. Рене Декарт. «Наука», М., 1976