О мощи математики и о количественном изучении явлений
Волнение перед еще неразгаданным (51) уживается с ясным пафосом математизма (52—53). Задача удвоения куба (54) дает Леонардо повод сказать о природе геометрии. Квадратура секторов круга – характерный пример того, как им трактуются математические задачи (55—56). И «раем математических наук» является механика (57), наука благороднейшая и наиполезнейшая (58).
Все подчинено числу, и законы пропорции мы найдем всюду (59—60). Леонардо хочет измерить и сосчитать то, чего не измеряли и не считали древние: силу света (61), силу зрительной способности (62), «силу» цвета (63), скорость ветра (64), приборами измерить дальность пути, совершенного путником (65), повозкой (66), кораблем (67). Он хочет измерить силу удара (68), влажность воздуха (69) и удаленность грозы (70).
52 W. An. IV, 14 v., 12.
Пусть не читает меня тот, кто не математик.
Арабский философ и ученый аль-Кинди в своем трактате о пропорциях, известном Леонардо, утверждал, что философия не может быть постигнута без математики. Имя аль-Кинди пользовалось большим уважением в среде ученых, окружавших Леонардо, в частности у Фацио Кардано, отца знаменитого математика. Сближение с известным изречением Платона, возбранившего в свою школу вход не знающим геометрии, было бы поверхностным. Математизм Леонардо – не математический идеализм Платона и платоников, у которых (в особенности в позднем платонизме) математизм окрашен теологически. Но это и не математическая философия классического периода новой философии с ее апофеозом «геометрического» метода. Леонардо ставит акцент не столько на строгости и стройности математических доказательств, доказательств more geometrico, сколько на моментах арифметического счета и эмпирико-физических измерений.
53 G. 36 v.
Никакой достоверности нет в науках там, где нельзя приложить ни одной из математических наук, и в том, что не имеет связи с математикой.
Об универсальной приложимости математики говорит в своем трактате о гражданской и военной архитектуре Франческо ди Джорджио Мартини (1425–1506), с которым в 1490 г. Леонардо находился в Милане и Павии на службе у Лодовико Моро. Любопытно (но не более) сравнить это высказывание Леонардо с высказыванием Канта в его «Метафизических началах естествознания»: «Я утверждаю, что в каждой специальной естественной науке можно найти собственно науки лишь столько, сколько в ней математики».
54 F. 59 r.
Удвой квадрат, образуемый диагональным сечением данного куба, и у тебя будет диагональное сечение куба вдвое большего, чем данный: удвой одну из двух квадратных площадей, образуемых при диагональном сечении куба.
Другое доказательство, данное Платоном делосцам, геометрическое не потому, что ведется при помощи инструментов – циркуля и линейки и опыт нам его не дает, но оно всецело мысленное и, следовательно, геометрическое.
Диагональные сечения кубов соответственно равны a2√2 и b2√2. По Леонардо, 2a2√2 = b2√2, откуда b = a√2 тогда как на самом деле b = a 3√2.
…квадрат – т. е. четырехугольник.
…делосцам. – Имеется в виду сказание о жителях острова Делос, во время моровой язвы получивших указание от оракула удвоить кубический жертвенник Аполлона и за разрешением задачи обратившихся к Платону и его ученикам. Отсюда частое обозначение задачи удвоения куба как «делосской». По словам Плутарха (Quaest. conv. VIII, 2, I), Платон порицал Эвдокса, Архита и Менехма за то, что они прибегли к инструментальным и механическим способам решения задачи и этим низвели геометрию от идеального к чувственному. Способ Платона до нас не дошел; приписываемый ему (у Евтокия Аскалонского) как раз пользуется инструментально-механическими приемами. В «Тимее» (31 b и сл.) видно, однако, знакомство с задачей двух средних пропорциональных, к которой, в сущности, и сводится задача удвоения куба:
откуда x3 = 2a3.
55 Е. 25 r.
Квадратура сектора lv. Придай треугольник аbс к сегменту bcd и раздели его на секторы, как показано на 2-й фигуре ghik; затем разъедини углы секторов друг от друга так, чтобы расстояние меж этими углами было равно выпрямленным основаниям этих секторов. Затем придай секторам 3-й фигуры rstv столько же секторов, то есть равновеликую им площадь, и ты образуешь четырехугольник nmop. Когда четырехугольник 4-й фигуры будет образован, отними половину, и ты отнимешь приданные секторы; и останется величина, равная 2-й фигуре ghik, которая будет квадратной. Далее ты отнимешь от этого квадрата столько, сколько занимает площадь треугольника первой фигуры аbс, и у тебя останется квадрированный сегмент круга, то есть bcd, криволинейная сторона которого выпрямилась при движении на прямую edf. Вот единственное и верное правило дать квадратуру части круга, меньшей его половины.
Этот и следующий отрывок особенно характерны для леонардовского способа решения математических задач. При большой, так сказать, зрительно-мускульной наглядности – равнодушие к четкости и заостренности словесного выражения.
56 Е. 25 v.
Движение повозок всегда показывает, как спрямлять окружности круга.
Полный оборот колеса, толщина которого будет равна полудиаметру, оставляет по себе след, равный квадратуре его круга.
Вещь, которая движется, забирает столько пространства, сколько теряет. Отсюда следует, что при опускании вниз обеих сторон сектора аb и ас до еf и eg кривая bdc выпрямилась бы и разогнулась бы до fg и площадь efg сделалась бы равной площади аbс. В abcd потерянное пространство аbс, eno было бы равно приобретенному ofd, ngd.
Криволинейное основание, образованное согнутой линейкой, выпрямляется при выпрямлении этой линейки.
О сложном движении, примененном к геометрии. Эта квадратура сектора круга сделана посредством сложного движения, возникающего из движения кривой bс в df, которое двойное, потому что наряду с движением, выпрямляющим кривую, одновременно привходит движение сверху вниз, как видно из кривой dc, когда она выпрямляется и опускается в еf.
И движение это, как показывает прямоугольный треугольник aef, есть причина квадрирования названного сектора abc, и, согласно вышеприведенному положению, боковые площади аbо и аnc являются величинами, равными нижним площадям bed и cfd; и еще доказывается это положением, гласящим: если есть две площади, равные по размеру и различные по очертаниям, то при наложении друг на друга и т. д.
[Внизу на полях] Если две плоские фигуры равны по размерам и различны по очертаниям, то, при наложении их друг на друга, часть одной, выходящая за пределы другой, будет равна части другой, выходящей за пределы первой.
толщина… полудиаметру. – Явная ошибка, отмеченная уже М. Кантором, так как следует – «половине радиуса».
57 E. 8 v.
Механика есть рай математических наук, посредством нее достигают плода математики.
Под «механикой» следует, само собой разумеется, понимать прикладную механику или даже, скорее, саму техническую практику как таковую, поскольку теоретическая механика обычно либо именовалась «наукой о тяжестях», либо излагалась в трактатах «О движении», в переплетении с проблемами общефилософского порядка.
58 V. U. 3 r.
Наука инструментальная или механическая – благороднейшая и по сравнению с прочими всеми наиполезнейшая, поскольку при ее посредстве все одушевленные тела, обладающие движением, совершают все свои действия, каковые движения рождаются из центра их тяжести, помещающегося, за исключением неоднородного веса, в середине; и оно имеет бедность и богатство мышц и также рычаг и противорычаг.
…при ее посредстве... – Лучше было бы сказать: на основе ее законов.
Противорычаг – то плечо рычага, к которому приложена противодействующая или уравновешивающая сила.
59 К. 49 r.
Пропорция обретается не только в числах и мерах, но также в звуках, тяжестях, временах и положениях и в любой силе, какая бы она ни была.
Иллюстрации этого положения даются в следующих отрывках (60—63). Мысль об универсальности пропорций высказывалась и Лукою Пачоли. По существу, к установлению числовых соотношений (пропорций) сводится математический метод Леонардо.
60 Т. Р. 264.
У человека в раннем младенчестве ширина плеч равна длине лица и расстоянию от плеча до локтя, когда рука согнута; и подобна расстоянию от большого пальца руки до названного согнутого локтя, и подобна расстоянию от основания детородного члена до середины колена, и подобна расстоянию от этого сустава колена до сустава ступни.
Но, когда человек достиг предельной своей высоты, каждое вышеназванное расстояние свою длину удваивает, за исключением длины лица, которая вместе с величиною всей головы мало меняется. И поэтому у человека, кончившего свой рост и хорошо сложенного, десять его лиц: ширина плеч – два лица, и два таких лица – также другие все вышеназванные длины.
61 С. 22 r.
Если источник света xv будет равен источнику света vy, различие между обоими будет такое же, какое между их величинами.
Но если большой источник света удален от источника тени, а малый будет по соседству, бесспорно, что тени смогут сравняться по темноте и светлости.
Если между двумя источниками света будет помещен на равном расстоянии источник тени, то он даст две противолежащие тени, которые по своей темноте будут между собою различаться настолько, насколько различны силы противолежащих источников света, эти тени порождающих.
Отношение темноты тени аb к тени bc будет такое же, как и расстояний источников света между собою, то есть mn к mf.
Место аb, будучи ближе к источнику света n, чем bс к источнику света f, будет тем светлее, чем ближе [bс] к своему источнику света по сравнению с f, при предположении, что источники света равной силы.
Тот источник тени отбросит две производные тени равной темноты, у которого будут два источника света равной величины, удаленные от него на одинаковое расстояние.
В основе – мысль о фотометре, вновь изобретенном лишь в XVIII в.
…будет равен... – т. е. будет на расстоянии xv, равном расстоянию vy. Верхний рисунок относится к первому абзацу, средний – к четвертому и пятому, нижний – к шестому абзацу.
62 С. А. 262 r. d.
И если глаз совы увеличивает во 100 раз свой зрачок в названной тьме, то зрительная способность возрастает во 100 раз, что дает прирост зрительной способности на 100 градусов; и, так как равные вещи не одолевают одна другую, птица видит во тьме зрачком, увеличенным во 100 раз, как днем – зрачком, уменьшенным на 99⁄100. И если скажешь ты, что такое животное света дневного не видит, а потому и прячется, на это тебе ответ, что птица только потому прячется днем, чтобы избавиться от скопища птиц, которые большой стаей всегда окружают ее с большим шумом, и часто были бы они мертвы, не укрывайся они в гротах и пещерах высоких скал.
в названной тьме. – Имеется в виду тьма ночи, измеряемая ста «градусами», или «степенями», темноты.
63 Т. P. 198.
Возможно, что один и тот же цвет на различных расстояниях меняться не будет, и произойдет это, когда отношение плотностей воздуха и отношение расстояний цветов от глаза – то же самое, но обратное.
Доказательство: а – пусть будет глаз, h – какой-либо цвет, удаленный на градус расстояния от глаза, в воздухе четырех градусов плотности. Но так как у второго градуса сверху amnl вдвое более тонкий воздух, то, когда помещается туда тот же самый цвет, необходимо, чтобы цвет этот вдвое более удален был от глаза, чем был первоначально. Поэтому помещаем его на расстояние двух градусов – аf и fg – от глаза, и будет это цвет g. Если этот цвет потом поднимется в градус двойной тонкости по сравнению со вторым [градусом] manl, а это будет градус ompn, то необходимо поместить его на высоте е, и будет он отстоять от глаза на всю линию ае, относительно которой требуется доказать, что она по плотности воздуха равноценна расстоянию ag.
И доказывается это так: если расстояние аg между глазом и цветом находится в одном и том же [слое] воздуха и занимает два градуса и цвет поднят на расстояние двух с половиной градусов [ае], то это расстояние удовлетворяет требованию, чтобы цвет g, поднятый в e, не менялся в своей силе, ибо градус ас и градус аf при одной и той же плотности воздуха подобны и равны. А градус cd, хотя по длине и равен градусу fg, но по плотности воздуха ему не подобен, так как он наполовину находится в воздухе вдвое более плотном, чем воздух верхний, и в котором полградуса расстояния отнимает цвета столько же, сколько целый градус в верхнем воздухе, вдвое более тонком, чем воздух, примыкающий к нему снизу. Итак, подсчитывая сначала плотности воздуха, а затем расстояния, увидишь, что цвета, изменив положение, в красоте не изменились. И скажем так о подсчете плотности воздуха: цвет h находится в четырех градусах плотности воздуха, цвет g находится в двух градусах плотности, и цвет е находится в одном градусе плотности. Теперь посмотрим, стоят ли расстояния в том же, но обратном отношении: цвет е отстоит от глаза а на расстоянии двух с половиной градусов, g – двух градусов, ah – одного градуса. Расстояние это не совпадает с отношением плотности. Но необходимо сделать третий подсчет, и вот что надобно тебе сказать: градус ас, как сказано было выше, подобен и равен градусу аf. Полградуса cd подобно, но не равно градусу ас, так как это полуградус длины, равноценной целому градусу верхнего воздуха, для которого была принята [вдвое большая] тонкость по сравнению с воздухом нижним. Итак, найденный подсчет удовлетворяет предположению, так как ac равноценно двум градусам плотности верхнего воздуха, а полградуса сb равноценно целому градусу этого верхнего воздуха; так что имеем три градуса в переводе на эту верхнюю плотность; в ней же есть еще один, а именно be, – всего четыре. Следовательно: у ah – четыре градуса плотности воздуха; у аg также четыре, то есть два у аf и два другие у fg, что составляет четыре; у ае их также четыре, так как ac содержит две и сb – один, составляющий половину ас и в том же самом воздухе, и один целый, находящийся вверху в тонком воздухе, что составляет четыре. Итак, если расстояние [ае] не является ни удвоенным расстоянием аg, ни учетверенным расстоянием ah, то [отношение] восстанавливается [отрезком] сb, полуградусом плотного воздуха, который равноценен целому градусу воздуха более тонкого, находящегося сверху. И так решено наше положение, а именно, что цвета h, g, e не меняются на разных расстояниях.
Типичный пример того, что Леонардо называет «доказательством», в сущности сводящегося лишь к наглядному развитию и показу выставленного тезиса.
64 С. А. 249 v. а.
Здесь нужна стрелка, показывающая часы, точки и минуты. Чтобы измерить, как велик путь, проходимый течением ветра.
Четыре линии слева показывают направление движения ветра, ударяющего в подвешенную доску. Угол отклонения этой последней показывает силу ветра. Долгое время считали, что анемометр – изобретение анонимного автора статьи в Philosophical Transactions за 1667 г.
65 С. А. I r. а.
А – зубчатое колесо с 60 зубцами, у b их 50 и у с – тоже 50. При каждом шаге, который делает человек или конь, рычаг g толкается о бедро несущего его и при движении своем передвигает на один зубец колесо, и собачка f держит его, не давая поворачиваться назад. Так колесо делает полный оборот при 60 шагах, и в то же время колесо b передвинулось всего на один зубец, так как шестерня а у A имеет только один зубец. Колесо А имеет пять дюймов в окружности и 12 зубцов на дюйм, что дает 60 зубцов и для диаметра 113⁄22 дюйма.
Тот же принцип шагомера лежит в основе одометра, описание которого соответствует описанию Витрувия (см. след. отрывок). Из заключительной части отрывка видим, что Леонардо принимает π = 22⁄7. В древности Архимед оперировал неравенством 310⁄71 < π < 31⁄7 (Пачоли неправильно приписывает ему неравенство 31⁄8 < π < 31⁄7). Средние века, начиная с Боэция, по большей части оперировали значением 22⁄7 как точным, а не приближенным.
66 С. A. I r.a.
Колесо повозки оборачивается на протяжении 10 локтей, откуда следует, что диаметр равен 34⁄22 локтя.
И доказывается [тем, что], если этот диаметр будет умножен на 31⁄7, увидишь, что это произведение составит 10 в точности. И если нужен тебе простой способ находить диаметр любого круга, возьми круг известного диаметра, равный 22, в котором диаметр равен 7, каковой диаметр при умножении на 31⁄7 даст 22; либо по тройному правилу: если окружность 22 дает мне диаметр 7, что даст мне окружность 10? Сделай и найдешь, что даст тебе 34⁄22. Итак, когда колесо повозки совершит полный оборот, оно отмерит тем самым 10 локтей земли, то есть 1/300 часть мили, равной 3000 локтей, а колесо m продвинется только на пространство одного из своих зубцов, которых у него 300; отсюда ясно, что, когда колесо m совершило полный оборот, повозка в точности отмерила расстояние одной мили, а колесо f подвинулось только на пространство одного из своих зубцов, и то же сделало колесо n, показывающее стрелкой своей каждую милю – не иначе, чем часовая стрелка часов свои часы; но колесо f, вместо того чтобы показывать [глазу], заставляет ухо слышать шум или звук, производимый маленьким камнем, падающим в сосуд, способный улавливать звук.
О величине π см. предыдущее примечание. Аналогичный прибор описан у Vitr. De archit. X, 9.
67 G. 54 r.
Древние наши пользовались различными приемами, чтобы увидеть, какой путь совершает корабль в каждый час; среди них Витрувий излагает один в своем сочинении об архитектуре – способ, который ошибочен вместе с прочими; и это – мельничное колесо, краев которого касаются морские волны, и посредством полных его обращений начертывается прямая линия, представляющая спрямленную линию окружности этого колеса. Но подобное изобретение имеет применение лишь на ровных и неподвижных поверхностях озер; а если вода движется вместе с кораблем равным движением, тогда такое колесо остается неподвижным, и если движение воды более или менее быстро в сравнении с движением корабля, то и тогда колесо не имеет движения, равного движению корабля, так что подобное изобретение мало имеет цены.
Существует другой способ, осуществляемый на основе известного из опыта расстояния между одним островом и другим; производится это посредством легкой доски, ударяемой ветром, которая становится тем более или менее наклонной, чем ударяющий ее ветер более или менее быстр, и это – у Батиста Альберти.
[На полях] Способ Батиста Альберти, производимый на основе известного из опыта расстояния между одним островом и другим. Но такое изобретение удается лишь с кораблем, подобным тому, на котором сделан подобный опыт, да и надобно, чтобы был он с той же нагрузкой, и тем же парусом, и тем же положением паруса, и теми же размерами волн. Но мой способ годен для всякого корабля, как с веслами, так и с парусом; и, будь он мал или велик, широк или длинен, высок или низок, всегда годен.
Способ Витрувия описан в только что указанной главе. Способ Альберти – в его сочинении De’ludi mate-matici (XVIII, XIX). см. Opere volgari, ed. Bonucci, V, 436.
Вместе с прочими. – Дюэм предполагает, что Леонардо имеет в виду способ Николая Кузанского, описанный в сочинении последнего De staticis experimentis.
Мой способ – по Дюэму был построен (ошибочно) на величине отклонения струи, вытекающей из сосуда, находящегося на движущемся корабле.
68 C. 6 v.
Удар, обладая кратчайшей, почти мгновенной жизнью, внезапно производит в противолежащем предмете свое великое и быстрое действие, которое кончено прежде, чем дойдет до основания ударяемого предмета; поэтому обнаружишь ты большее расширение у вершины ударяемого предмета, нежели у основания его.
И если хочешь знать, насколько больше сила удара об ударяемый предмет в вершине его по сравнению с основанием, посмотри, сколько раз уширение основания mn содержится в уширении вершины ас, и, сколько раз mn содержится в ас, во столько раз больше насилия воспримет ас, нежели mn. Если же эта опора mn сжимаема грузом или силой, то mn расширится на столько же, насколько ас, потому что мощь их более медленна, чем мощь удара.
69 С. А. 249 v. а.
Способ знать качество и густоту воздуха и знать, когда будет дождь.
Принцип гигрометра заключается в том, что в сырую погоду губка впитывает больше влаги и, становясь тяжелее, опускается, в сухую же погоду поднимается. Описание гигрометра есть у Альберти в его «Архитектуре» (первое печатное издание 1485 г., но известным сочинение стало уже в 50-х гг.) и у Николая Кузанского (О статических экспериментах, 1476). У кого Леонардо заимствовал идею, решить трудно, так как оба произведения были ему известны.
70 А. 19 r.
Возможно определить ухом расстояние громового удара при виде молнии по сходству с звуком эхо.