Паскаль - Тарасов Борис Николаевич - Страница 40

В то время, как Блез погружен в свою физику, Жаклина становится все набожнее и не пропускает ни одной проповеди Сенглена. Вскоре у нее зарождается мысль стать монашенкой Пор-Рояля. Брат поддерживает намерение сестры и помогает ей через посредство Гийебера, находящегося в эту пору в Париже, завязать отношения с настоятельницей монастыря матерью Анжеликой, с приветливой монахиней Агнессой и с самим Сенгленом, ставшим духовником Жаклины. Жаклина с редким для новичка смирением и послушанием внимает советам и наставлениям своего духовника. Но для того, чтобы принять монашеский постриг, необходимо поговорить с отцом, который находится еще в Руане и должен скоро приехать в Париж. Блез берет эти переговоры на себя, остается только ждать приезда Этьена Паскаля...

Между тем в ноябре 1647 года Паскаль стал рассматривать опыт Торричелли с иной точки зрения. Теперь его интересует не природа пространства над ртутным столбиком, а причина, удерживающая ртутный столбик в равновесии.

Паскаль уже провел предварительные опыты, сформулировал и ввел в свои исследования начала подлинной науки. Теперь можно приступить к решающим экспериментам, которые позволили бы сделать окончательные заключения. Как отмечал Блез в письме к Ле Пайеру, многие ученые-экспериментаторы связывали частичное опускание ртути в трубке Торричелли с давлением внешнего воздуха. Наиболее четко и лапидарно это мнение было высказано в 1644 году самим Торричелли: «До сих пор принимали, что сила, удерживающая ртуть от естественного стремления опускаться, находится внутри верхней части трубки — в виде пустоты или весьма разреженной материи. Я же утверждаю, что причина лежит вне сосуда: на поверхность жидкости в чашке давит воздушный столб... неудивительно, что жидкость входит внутрь стеклянной трубки (к которой она не имеет ни влечения, ни отталкивания) и поднимается до тех пор, пока не уравновесится внешним воздухом». Но и в такой форме это предположение находило иногда возражения, так как некоторые физики еще считали, в соответствии с мнением Аристотеля, что легкие тела не могут давить на более тяжелые (например, вода на землю, а воздух на воду и т. д.).

Мнение Торричелли — лишь возможное объяснение, которое останется гипотетичным до тех пор, пока опыт не покажет полной невозможности любого другого объяснения. Насущная задача, следовательно, состояла в том, чтобы проделать такой опыт, который показал бы, что тяжесть воздуха — единственная допустимая причина «подвешенности» ртути в трубке.

В конце 1647 года в присутствии своего зятя Флорена Перье Паскаль осуществляет один из решающих экспериментов для доказательства гипотезы давления воздуха. Если эта гипотеза верна, то есть если именно воздух, давящий на поверхность ртути в чашке, удерживает ртуть в трубке в равновесии, а не horrorvacui, то при помещении чаши с трубкой в безвоздушном пространстве ртуть в трубке вместо частичного опускания должна полностью вытечь, не находя противодействия извне. Безвоздушное пространство в то время было известно только одно: это верхняя часть самой трубки Торричелли. Поэтому следовало провести очень тонкую и сложную операцию — разместить маленькую трубку с ртутью в «пустоте» большой. С этой целью Паскаль использовал стеклянную трубку длиной три фута, заполненную ртутью и закрытую с двух концов заслонками, которая прикреплялась внутри другой, шестифутовой, трубки. Затем большая трубка заполнялась ртутью, ее отверстие закупоривалось заслонкой, после чего эта трубка переворачивалась и вертикально размещалась в чаше со ртутью. Далее заслонка большой трубки протыкалась: ртуть сразу же опускалась, останавливаясь на обычной высоте и оставляя пустым пространство, в котором находилась маленькая трубка, погруженная своим нижним концом в колонку ртути большой трубки. Когда с помощью длинной изогнутой проволоки протыкалась заслонка внизу маленькой трубки, то вместо частичного опускания ртуть полностью выливалась, так как, оказавшись в безвоздушном пространстве, она не сдавливалась и не уравновешивалась никаким воздухом.

Несколько позже Паскаль проделывает этот эксперимент в другой форме, подсказанной друзьями Озу и Робервалем. Для нового опыта Блез заказывает руанским стеклодувам трубку сложной конфигурации (см. рис. 3).

Конец А в этой трубке герметически закупорен, а нижний конец N открыт; в точке M находится небольшое отверстие, которое вначале плотно закрывается: тогда трубка полностью заполняется ртутью, переворачивается и помещается в чашу со ртутью. В части MN ртуть частично опускается, как в обычном эксперименте, и остается «подвешенной» на известной высоте, уравновешиваясь давлением воздуха на ртуть чаши. Ртуть же, содержавшаяся в части AB, падает в изгиб трубки, так как в вакууме ничто не препятствует ее падению. Если же открыть отверстие М, то под давлением атмосферного воздуха ртуть в части AB резко поднимется вверх, остановившись на той высоте, на которой она приходит в равновесие с окружающим воздухом.

Казалось бы, этих опытов «пустоты в пустоте» было вполне достаточно для объяснения поднятия ртути в трубке весом давящего воздуха, а не «боязнью пустоты» или иной причиной. Однако Паскаль считал, что и в этом случае для «вакуистов» (то есть сторонников пустоты) остаются какие-то лазейки, «закрыть» которые должен категорический и абсолютно неопровержимый эксперимент. Именно о таком опыте, названном Блезом «великим экспериментом равновесия жидкостей», сообщает он 15 ноября 1647 года в письме к Флорену Перье. Суть его была довольно простой и состояла в том, чтобы провести обычный опыт с пустотой в одинаковых условиях у подножия и на вершине горы. «Вы, конечно, представляете, — пишет Блез своему зятю, — что этот эксперимент является решающим и что если бы высота ртути»на вершине горы оказалась меньшей, нежели у подошвы (а верить в это у меня есть много оснований, несмотря на то, что все, кто писал об этом предмете, придерживаются другого мнения), то следовало бы с необходимостью заключить: тяжесть воздуха, а не боязнь пустоты, является единственной причиной подвешенности ртути». Ведь совершенно очевидно, продолжает далее Паскаль, что вверху горы давление воздуха меньше, чем внизу, в то время как неразумно было бы утверждать, будто у подножия природа испытывает больший «страх пустоты», чем на вершине.