Теория «импетуса». Жан Буридан

 В средневековой Европе появляется теория «им­петуса» как попытка ответа на вопрос о механизме передачи движения («импетус» нельзя отождествлять с каким-либо современным термином, но в некоторых случаях его мож­но считать эквивалентным импульсу).

К XIII в. относится начало формирования понятий, на основе которых впоследствии была создана эта тео­рия. У многих авторов этого периода встречаются со­ображения об «импульсе», движущей силе и даже само выражение «импетус». Так, Фома Аквинский говорит о силе движущегося, которая сохраняется в брошенном те­ле, об «импульсе», который передается от бросающего к брошенному телу и позволяет ему сохранять опреде­ленное направление на пути к цели. В конце XIII в. Петр Иоанн Оливи представлял механизм передачи дви­жения таким образом, что движущее тело сообщает дви­жущемуся телу «запечатляющуюся в нем силу» как не­кое качество, которое он определял как «устремление к конечной цели движения».

В начале XIV в. проблемой движения брошенных тел занимался Франческо ди Маркиа, который, комментируя Аристотеля, считал, что некая «сила», или «способность», сообщается как среде, так и самому брошенному телу и сохраняется в нем некоторое время в зависимости от «меры» этой силы.

Однако впервые строго сформулирована теория «импе­туса» была парижским номиналистом Жаном Буриданом (ум. в 1358 г.) в «Вопросах к физике Аристотеля», на­писанных после 1328 г., и в «Вопросах к сочинению Аристотеля «О небе», написанных около 1340 г.

В Париже теорию Буридана развивали Н. Орем, Аль­берт Саксонский и Марсилиус ван Инген. Благодаря двум последним она позже получила распространение в Германии и Австрии.  В Италии ее разрабатывали Биаджо из Пармы и Паоло Венецианский, который отмечал, что эта теория поддерживалась большинством современных ему ученых. Наибольшее  применение она имела для изучения  движения брошенного тела и свободного падения тела.

«Импетусом» Буридан называет некую силу, которая исходит от движущегося и запечатлевается в движимом теле. Величина импетуса определяется как скоростью, со­общенной движимому телу, так и его «количеством ма­терии» (т. е. массой). «Количество материи» является «мерой импетуса» в теле. В этом состоит причина того, что «труднее остановить большое быстро движущееся ко­лесо мастера, чем маленькое». Исчезновению импетуса способствует, во-первых, сопротивление среды, а во-вто­рых, его «устремление к другому месту», если тело бро­шено не по вертикали вниз.

Буридан утверждал, что «им­петус продолжался бы до бесконечности, если бы не уменьшался и не разрушался от противоположности, ока­зывающей сопротивление, или еще от чего-либо, склоня­ющего к противоположному движению». «Движущее, приводя в движение движимое, запечатлевает некий им­петус,— говорит Буридан,— т. е. некоторую силу, спо­собную двигать это тело в ту сторону, в которую дви­жущее его двигало: вверх, вниз в сторону или по кругу».

Таким образом, он говорит об импетусе и как о «движущей силе», и как о причине продолжения движения. Буридан считал импетус  постоянным качеством движущегося тела. Он запечатлен  в этом теле таким образом, как магнитные свойства запечетлены в  железе. Как постоянное качество импетус растрачивается не сам по себе,  а только вследствие сопротивления среды или «противоположного сопротивления» тела.

Почти все сторонники теории импетуса приводили в пример движение точильного камня и волчка, которое нельзя было объяснить с помощью аристотелевской концепции промежуточной среды.

Буридан объяснял отскакивание шарика от земли по аналогии с отражением света, говоря, что начальный им­петус сжимает его, когда он стукается об землю, а затем возникает новый импетус, благодаря которому он подпры­гивает вверх. Объясняя сохранение движения наличием некоторого запечатленного в теле качества, Буридан и сторонники его теории фактически не выходили за пре­делы концепции Аристотеля, которая гласит, что всякое движение нуждается в «движущей силе». Поэтому вряд ли правы те, кто считает теорию импетуса предвосхи­щением закона инерции, имея в виду некоторое сходство между количественным определением импетуса у Буридана и определением импетуса, или момента, у Галилея. Ес­ли Буридан и говорит о сохранении импетуса и сохра­нении движения неизменным, он относит это как к пря­молинейному, так и к вращательному движению. Сторон­ники теории импетуса не проводили никакого различия между прямолинейным и круговым импетусом. Они счита­ли одинаково возможным в любых случаях вводить и тот и другой.

Исторически теория импетуса скорее была заключи­тельным этапом развития теоретических построений, свя­занных с критикой аристотелизма, чем началом новой линии развития, связанной со становлением классиче­ской механики. Она не привела, да и не могла привести, к установлению понятия инерции движения, хотя и со­держала некоторые зачатки идеи самодвижения.

Значение теории импетуса состояло, во-первых, в ее приложении к движению небесных тел. При объяснении движения небесных тел с помощью этой теории отпадала необходимость во введении нематериальных так называ­емых «интеллигенций», или «ангелов», постоянно его под­держивающих. Нематериальному божественному вмеша­тельству предоставлялась только скромная роль сообще­ния первоначального импетуса; дальнейшее движение не требовало его участия.

«Бог в момент творения,— говорит Буридан,— сообщил небесам столько же и такие движения, какие существуют и сейчас, и, приводя их в движение, запечатлел в них импетусы, благодаря которым они затем двигаются рав­номерно, поскольку эти импетусы, не встречая сопротив­ления, никогда не уничтожаются и не уменьшаются». Согласно Орему, бог, создавая небеса, «наделил их качествами и движущими силами так же, как земные тела наделил тяжестью; и наделил их сопротивлениями этим движущим силам... Бог предоставил небесам двигаться непрерывно и в соответствии с пропорциями между движущими силами и сопротивлениями, в соответствии с  установленным порядком» .

Николай Кузанский сравнивает движение небесной сфе­ры с движением шара. «Ведь эта сфера не движется богом — создателем и не духом божиим, так же как и шар не движется тобою, когда ты видишь его катящимся, и не твоим духом, хотя ты и привел его в движение, совер­шая бросок рукой, своей волей сообщая ему импетус, и пока сохраняется этот импетус, движется и шар».

Теория импетуса, таким образом, объединяла движения земных и небесных тел в единую систему, подчиняющу­юся общим законам механики. Кроме того, теория импе­туса до известной степени освобождала учение о дви­жении от понятия цели, так как в некоторых случаях при рассмотрении «насильственного» движения она не нуждалась в представлении о стремлении к «естествен­ному месту». Но самое главное — то, что, отрицая необ­ходимость посредствующей материальной среды при «насильственном» движении, она позволяла ставить вопрос о возможности отвергаемого Аристотелем движения в пу­стоте.

Буридану была хорошо известна теория Ибн Баджжи, который (употребляя вместо скорости и плотности обрат­ные им понятия «медленности» и «тонкости») пришел к выводу о том, что движение в пустоте происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени. Сторонники теории импетуса, возражая Аристотелю и следуя за Филопоном, считали, что движение в пустоте возможно и происходит с различной скоростью. Они различали два вида скоростей: существенную и акцидентальную. Первая характеризует движение самого тела, а вторая обусловлена сопротивлением среды. Первая сохраняется при движении тела в пустоте, вторая исчезает. В пустоте тела падают с различной скоростью, сохраняя силу «тяжести» и силу импетуса.

Вместо сопротивления среды сторонники теории импетуса вводили сопротивление, возникающее вследствие наличия расстояния между начальной и ко­нечной точками движения, которое является причиной ог­раничения скорости. Буридан считал, что конечная вели­чина скорости определяется конечной величной «движу­щей силы».

Но хотя сторонники теории импетуса не смогли подой­ти к понятию об одинаковой скорости падения тел в пустоте, значительный интерес представляет количествен­ный подход к исследованию этого явления и попытки его формального описания в их сочинениях.