Истоки механики Востока

Развитие механики в странах ислама, как и развитие математики, началось с перевода и комментирования со­чинений античных авторов: Аристотеля, Герона и в даль­нейшем шло по тем же основным направлениям, как и в античной механике.

Это обусловлено не только силой тра­диции, в некоторых культурных зонах Востока почти не­прерывной, но и примерно одинаковым характером и уров­нем развития техники. Целый цикл работ, посвященных общим понятиям механики (главным образом сущности движения), ведет начало от перевода и комментирования Аристотеля. Эти вопросы затрагиваются в той или иной степени и в трактатах, посвященных частным вопросам механики.

Это комментирование было в значительной степени тем фундаментом, на который опиралась созданная впоследст­вии в Западной Европе теория «импетуса». Зачатки этой теории можно найти у александрийского ученого VI в.— неоплатоника Иоанна Филопона (Иоанна-Грамматика). В своем комментарии к «Физике» Аристотеля Филопон, возражая Аристотелю, утверждает, что для объяснения брошенного тела нет необходимости вводить представле­ние о посредствующей роли промежуточной среды. Он го­ворит о «движущей силе», которая непосредственно, не­зависимо от среды, сообщается телу и поддерживает его движение, когда оно уже не соприкасается с источником этого движения. Повседневная практика показывает, что среда (например, воздух) обычно не помогает, а препят­ствует движению. Филопон считал, что именно орудие, с помощью которого тело брошено (рука, бросающая ка­мень, лук, из которого выпущена стрела),— источник «движущей силы», но оно сообщает ее не среде (напри­мер, воздуху), а самому брошенному телу. И скорость тела (вопреки Аристотелю) как при бросании, так и при падении определяется только «движущей силой». Со­противление среды только уменьшает эту скорость, так что она становится конечной. В качестве примера движения без сопротивления Филипон приводит движение небесных тел. Теория Филипона  послужила объектом нападок со стороны его современника Симпликия. Симпликий возражал ему в «Расхождениях с Иоанном-Грамматиком», которые приложены к его собственным комментариям к «Физике» Аристотеля.

Влияние теории «движущей силы» можно проследить по многочисленным сочинениям ученых стран ислама, по­священным различным разделам механики. Она оказала значительное влияние на формирование соответствующих понятий механики на средневековом Востоке.

Среди комментаторов Аристотеля в первую очередь можно назвать Ибн Сину и ал-Бируни. До нас дошла переписка Ибн Сины и ал-Бируни в связи с комментиро­ванием сочинений Аристотеля. Она состоит из двух се­рий вопросов ал-Бируни и ответов Ибн Сины. Десять из них относятся к трактату Аристотеля «О небе», осталь­ные восемь — к «Физике».

Ал-Бируни подвергал сомнению и тезис Аристотеля о том, что тело, которому свойственно круговое движение, не может обладать ни тяжестью, ни легкостью, и всю его космологическую систему.

Ибн Сина, следуя Аристотелю, считал, что небесная сфера не может стремиться вниз или вверх, и, находясь в своем «естественном месте», не обладает ни легкостью, свойственной элементам, стремящимся вверх, ни тяже­стью, свойственной элементам, стремящимся к центру Вселенной. Ибн Сина, как и Аристотель, считал, что тя­желые элементы стремятся к центру Земли, а легкие уда­ляются от него. Ал-Бируни же полагал, что все без ис­ключения тела стремятся к центру. Ибн Сина противопо­ставляет круговое движение как «насильственное», выз­ванное неким внешним «двигателем» прямолинейному, т. е. «естественному». Однако в своих рассуждениях об этом «первом двигателе» Ибн Сина считал, что хотя он и необходим, но не может быть в отношении природы причиной «насильственного» движения. Движение как та­ковое Ибн Сина определял как постепенное изменение состояния тела, а движение в пространстве, т. е. ме­ханическое движение, рассматривал как часть движения вообще.

Интересные мысли о движении высказал Ибн Сина в физическом разделе своей «Книги знания»: «Тело не может перемещаться с одного места на другое посредством одного толчка, так как тело разделяется на части и частями отделяется от своего места, а то, что отделяется  по частям, не может быть в результате одного толчка...  Все, что движется, или движется чем-то извне (например, стрела из лука, вода при нагревании огнем), или  движется само по себе (например, камень, падающий сам,  или горячая вода, которая сама становится холодной). Движение того, что само движется, происходит не в его телесности, а только в его состоянии и форме. Если бы  оно происходило в его телесности, то движение должно было бы быть постоянным и равным для всех тел. Стало быть, оно происходит из какой-то силы».

Ибн Сина, развивая теорию Филопона, определяет «силу, которая передается брошенному телу», как некое «качество», с помощью которого тело отталкивает все, что мешает ему двигаться в некотором направлении. Он называет ее также «заимствованной» силой. Это — качество, которое бросающий передает брошенному телу так же, например, как огонь при нагревании воды передает ей тепло. Отметим, что еще до Ибн Сины теорию «движущей силы» развивал, сле­дуя Филопону, багдадский ученый Яхья ибн Ади (ум. в 975 г.). Он счи­тал, что движение брошенного тела происходит вследствие того, что от бросающего к этому телу передается некоторая сила, которая дает ему возможность достичь конца движения, после чего она рассеивается.

Ибн Сина вносит два существенных добавления в теорию Филопона. В то время как Филопон утверждал, что при движении тела в пустоте его «движущая сила» постепенно иссякает, Ибн Сина считал, что при отсутствии всяких помех этой силе «насильственное» движение, источником которого она является, может продолжаться бесконечно. Ибн Сина сделал попытку количественно выразить величину «движущей силы», говоря, что тела, движимые данной «силой», перемещаются со скоростями, обратно пропорциональными их весам, а тела, перемещающиеся с заданной скоростью, проходят (несмотря на сопротивление воздуха) расстояния, прямо пропорциональ­ные их «тяжестям».

Эту точку зрения в XII в. развивал продолжатель Ибн Сины Абу-л-Барага ал-Багдади, который объяснял уско­рение падения тел последовательным накоплением «дви­жущей силы» одновременно с последовательным накоп­лением скорости. Возникает вопрос, каковы пути распро­странения филопоновской теории «движущей силы» и свя­занных с ее дальнейшим развитием представлений ученых средневекового Востока в Западной Европе.

Комментарий Филопона не был переведен на латин­ский язык и остался неизвестным средневековым запад­ноевропейским авторам. «Книга знания» Ибн Сины была известна в сокращенном переводе, в котором опущены почти все моменты, касающиеся теории «движущей си­лы». Однако в Западной Европе было хорошо известно астрономическое сочинение ал-Битруджи (Альпетрагия) «Книга об астрономии», переведенное на латинский язык в 1217 г. Ал-Битруджи считал, что движения планет, связанные с движением небесных сфер, происходят под воздействием сил, которые сообщаются им «верховным телом». Он сравнивал их с движением камня или стре­лы, которые после отрыва от источника движения про­должают перемещаться благодаря некоторой сообщенной им в начальный момент силе. Эта сила, по его пред­ставлению, ослабевает по мере удаления от источника движения. По-видимому, именно это сочинение, написан­ное под существенным, хотя и не непосредственным влия­нием комментария Филопона, послужило источником раз­вития подобных представлений на Западе.

Из более поздних комментаторов Аристотеля широко известен родившийся в Кордове Абу-л-Валид Мухаммад ибн Рошд (Аверроэс) (1126—1198)—наиболее ортодоксальный приверженец аристотелевской теории. По Ибн Рошду, материальный мир бесконечен во времени, но ог­раничен в пространстве. Материя — универсальный и вечный источник движения. Движение вечно и непрерыв­но, так как каждое новое движение имеет причиной пред­шествующее. Время существует и доступно измерению только благодаря движению. Философское учение Ибн Рошда резко противоречило официальной мусульманской догматике. Оно получило распространение в Западной Ев­ропе в период феодализма и раннего Возрождения и спо­собствовало развитию материалистической стороны фило­софии Аристотеля.

Рассуждая о механизме передачи движения, Ибн Рошд объяснял его сравнением с волнами, распространяющи­мися кругами на воде, в которую брошен камень. Он считал, что частицы воды способны к взаимопроникновению. Аналогичное явление, по его мнению, происходит в воздухе при движении в нем брошенного тела. Таким обра­зом проникновением частиц среды в движущееся тело и поддерживается движение последнего. Однако это взаимо­проникновение частично, ибо если бы оно было полным, т. е. среда не обладала бы упругостью, никакой передачи движения не могло быть.

Существенное влияние на формирование указанных представлений в Западной Европе оказала и продолжи­тельная дискуссия (на почве комментирования «Физи­ки») между Ибн Рошдом и испано-арабским ученым XII в. Ибн Баджжей (Авемпаце, ум. в 1138 г.), в кото­рой Ибн Баджжа защищал и развивал точку зрения Филопона. (Теория Ибн Баджжи была известна на Западе лишь в изложении критиковавшего ее Ибн Рошда.) Ибн Баджжа утверждал, что даже в пустоте тело движется с конечной скоростью, так как несмотря на отсутствие сопротивления должно всегда пройти некоторое расстоя­ние. Подобно Филопону, он считал движение небесных сфер примером движения без сопротивления с конечной скоростью.

С переводом и комментированием Архимеда и Герона связано дальнейшее развитие как геометрического, так и кинематического направления статики. Кинематические исследования стали интенсивно развиваться в связи с пе­реводом и комментированием «Алмагеста» Птолемея и его античного комментатора Теона Александрийского. Изучение Птолемея (наряду с индийскими астрономическими сочинениями, которые написаны, в свою очередь, под сильным влиянием александрийской астрономии) послу­жило основой для составления зиджей — собраний таблиц  и расчетных правил для вычисления положений светил на небесной сфере. В основе зиджей лежат греческие кинематико-геометрические методы моделирования движений небесных тел.

Вообще для  механики арабоязычной науки, как и для ее математики  характерна разработка количественной стороны проблем и развитие в связи с этим вычислительных методов. Это в особенности относится к исследованиям в области статики и гидростатики, которые получили развитие в связи с практикой взвешивания металлов и минералов, игравшей существенную роль в международной торговле.