Читати книгу - "Пояснюючи світ"

ліктів, поділені на 13,6, або, використовуючи точніші сучасні значення, 33,5 футів/13,6 = 30 дюймів = 760 мм. У 1643 році він помітив, що коли заповнити ртуттю вертикальну скляну трубку, довшу за цю й закриту вгорі, то частина ртуті витікатиме, поки висота ртуті в трубочці не стане приблизно 760 мм. Це залишає вгорі порожній простір, нині відомий як «торрічеллева порожнеча». Тоді така трубка може бути барометром для вимірювання змін тиску навколишнього повітря: що вищий тиск повітря, то вищий буде стовпчик ртуті, який він може підтримувати.

Французький ерудит Блез Паскаль найкраще відомий своєю працею із християнської теології «Думки про релігію та інші предмети», а також своїм захистом секти янсеністів від ордену єзуїтів. Однак він також зробив чималий внесок у розвиток геометрії та теорії ймовірності й дослідив пневматичні явища, які вивчав Торрічеллі. Паскаль вважав: якщо стовпчик ртуті у скляній трубці, відкритій знизу, підтримується тиском повітря, то висота стовпчика має зменшуватися, коли перенести трубку високо в гори, де повітря менше, а тому його тиск нижчий. Коли це передбачення було підтверджене під час низки експедицій у 1648–1651 роках, Паскаль зробив такий висновок: «Усі ефекти, приписувані [неприйняттю порожнечі], є наслідком ваги й тиску повітря, який є єдиною реальною причиною»12.

На честь Паскаля й Торрічеллі названі сучасні одиниці тиску. Один паскаль дорівнює тиску, що породжує силу в 1 ньютон (силу, що надає масі в 1 кілограм прискорення 1 метр на секунду у квадраті), яка впливає на площу 1 квадратний метр. Один торр відповідає тиску, що підтримуватиме стовпчик ртуті висотою в 1 міліметр. Стандартний атмосферний тиск становить 760 торрів (або 760 мм ртутного стовпчика. – Ред.), що дорівнює трохи більше, ніж 100 000 паскалів.

Роботу Торрічеллі й Паскаля продовжив в Англії Роберт Бойль. Він був сином графа Корка, а отже, автоматично представником «панства» – протестантського вищого класу, панівного в тогочасній Ірландії. Бойль здобув освіту в Ітонському коледжі, здійснив великий тур континентом, а також воював на боці парламенту в громадянських війнах, що точилися в Англії 1640-х років. Він захопився наукою, що було нетипово для представників його класу. У 1642 році, читаючи «Діалог про дві найголовніші системи світобудови» Ґалілея, він познайомився з новими революційними ідеями в галузі астрономії. Бойль наполягав на натуралістичних поясненнях природних явищ, проголошуючи: «Ніхто більше [за мене] не хоче пізнати й шанувати Божу всемогутність, [але] наша суперечка не про те, що може зробити Бог, а про те, що можуть зробити природні чинники, підняті не вище за сферу природи»13. Утім, подібно до багатьох науковців до Дарвіна й деяких навіть після нього, Бойль стверджував, що чудові здібності тварин та людей демонструють, що їх, мабуть, задумав якийсь доброзичливий творець.

Робота Бойля з вивчення тиску повітря була описана в 1660 році у творі «Нові фізико-механічні експерименти щодо пружності повітря». У своїх експериментах він використовував удосконалений повітряний насос, який винайшов його асистент Роберт Гук, більше про якого – у розділі 14. Відсмоктуючи повітря з різних посудин, Бойль зумів встановити, що повітря необхідне для поширення звуку, для вогню і для життя. Він виявив, що під час відсмоктування повітря навколо барометра рівень ртуті в ньому падає, додавши потужний аргумент на користь висновку Торрічеллі, що саме тиск повітря відповідає за явища, раніше приписувані неприйняттю природою порожнечі. Використовуючи стовпчик ртуті, щоб варіювати тиск та об’єм повітря у скляній трубці, не впускаючи або не випускаючи повітря й тримаючи температуру постійною, Бойль зумів вивчити співвідношення між тиском та об’ємом. У 1662 році у другому виданні «Нових експериментів» він повідомив, що тиск змінюється разом з об’ємом так, щоб добуток тиску на об’єм залишався незмінним, – правило, нині відоме як закон Бойля-Маріотта.

Навіть експерименти Ґалілея з похилими площинами не ілюструють так добре новий активний стиль експериментальної фізики, як ці експерименти з вивчення тиску повітря. Натурфілософи більше не сподівалися, що природа сама відкриє свої принципи випадковим спостерігачам. Натомість Матінку Природу почали вважати хитрим і підступним супротивником, таємниці якого мають виривати в нього, вигадливо створюючи штучні обставини.

13. Перегляд методу

Ближче до кінця XVI століття вчені кинули Арістотелівській моделі наукового дослідження серйозний виклик. Тоді вважали цілком природним шукати новий підхід до методу збирання достовірних знань про природу. Найбільше своїми спробами сформулювати нові наукові методи прославилися Френсіс Бекон та Рене Декарт. Як на мене, роль цих постатей у науковій революції найбільш переоцінена.

Френсіс Бекон, син Ніколаса Бекона, лорда-хоронителя Малої печатки Англії, народився в 1561 році. Після навчання у Триніті-коледжі Кембриджського університету він був прийнятий до колегії адвокатів, а потім продовжив кар’єру у сфері права, дипломатії та політики. У 1618 році Бекон дослужився до титулу барона Веруламського й лорда-канцлера Англії, а пізніше віконта Сент-Олбанського, але 1621 року його визнали винним у корупції й заборонили указом парламенту обіймати державні посади.

Репутація Бекона в історії науки здебільшого базується на його книжці Novum Organum («Новий органон, або справжні вказівки для тлумачення природи»), опублікованій у 1620 році. У цій книжці Бекон – ані вчений, ані математик – висловив надзвичайно емпіричний погляд на науку, відкидаючи ідеї не лише Арістотеля, але й Птолемея та Коперника. Відкриття, на думку Бекона, варто робити безпосередньо на основі уважного й неупередженого спостереження за природою, а не внаслідок виведення з якихось основоположних принципів. Він також презирливо відгукувався про будь-які дослідження, що не відповідають безпосередній практичній меті. В утопічній новелі «Нова Атлантида» Бекон уявляв собі колективний дослідницький інститут під назвою «Соломонів дім», члени якого присвятили б себе збиранню корисних фактів про природу. Так людина буцімто мала повернути собі владу над природою, втрачену після вигнання з Едему. У 1626 році Бекон помер. Є розповідь про те, що, вірний своїм емпіричним принципам, він став жертвою пневмонії після експериментального дослідження процесу заморожування м’яса.

Бекон та Платон дотримувалися протилежних крайнощів. Звісно, обидві ці крайнощі були помилкові. Прогрес залежить і від спостереження, і від експерименту, що можуть запропонувати загальні принципи, та виведених із цих принципів висновків, які можна перевірити, якщо порівняти їх із новими спостереженнями або експериментами. Пошук знань, що мають практичну цінність, може допомогти обмежити неконтрольовані спекуляції, але пояснення світу має цінність саме собою, навіть якщо воно не веде безпосередньо до чогось корисного. Науковці XVII та XVIII століть могли б побачити в Беконові противагу Платону та Арістотелю, приблизно як якийсь американський політик міг би апелювати до Джефферсона, хоч на нього жодним чином не вплинули якісь слова чи вчинки Джефферсона.