Аристотель знает, что свободно падающие тела падают с постепенно возрастающей скоростью, но закон ускорения ему, разумеется, неизвестен. Он предполагает, что скорости различных тел при падении соответствуют их тяжести: тело, которое вдвое тяжелее другого, и падает вдвое скорее.
Аристотель затрудняется в объяснении насильственных движений тел. Его удивляет, например, почему движение брошенного тела продолжается после того, как оно отделилось от бросившей его руки. В конце концов, он приходит к заключению, что брошенное тело оставляет после себя пустое пространство, в которое и устремляется воздух, сообщая телу новый толчок. Объяснение это, независимо от общей его неудовлетворительности, идет дальше своей цели и в механических проблемах снова приводит к вопросу: что же заставляет брошенное тело, наконец, остановиться?
Из простых машин Аристотель правильно объясняет действие рычага:
«Большим плечом рычага можно приподнять больший груз, потому что большее плечо производит большее движение»;
или
«Сила, приложенная на большем расстоянии от точки опоры, легче двигает груз, так как она описывает больший круг».
В этих положениях дано не только доказательство закона рычага, но и намечен закон сохранения силы. Он утверждает, что тела, у которых произведения весов на скорости равны, обнаруживают равное действие. К сожалению, отрадное впечатление, произведенное верным определением действия рычага, испорчено пространным исследованием, в котором Аристотель, не довольствуясь этими доказательствами, старается объяснить загадочность этого действия столь же загадочными свойствами круга.
Закон рычага — лучшая часть аристотелевской механики. Почти все остальное испорчено несчастной гипотезой абсолютно тяжелых и абсолютно легких начал! Причем механика жидких тел пострадала от неё больше механики твердых тел. Из гипотезы следует, что вода не может быть тяжелой по отношению к земле, а воздух — к воде, и что, следовательно, вода не может производить давления на землю, а воздух — на воду. Вот почему Аристотель для объяснения явлений присасывания должен изобрести отвращение природы от пустого пространства, horror vacui, несмотря на то, что ему известна тяжесть воздуха и что он даже пробовал его взвешивать.
Акустические и оптические явления рассматриваются им при описании органов чувств. Рядом со множеством темных и неверных данных, рядом с пустым набором слов здесь встречается много точных наблюдений, много глубоких и верных мыслей, так что заслуги Аристотеля в этих областях следует поставить гораздо выше, чем в области механики. Звук происходит не вследствие того, что звучащее тело своим давлением сообщает воздуху известную форму, как думают некоторые, а оттого, что оно определенным образом приводит воздух в движение. Воздух при этом сжимается и растягивается и ударами звучащего тела проталкивается все далее и далее, отчего звук и распространяется во всех направлениях:
«Не всякое тело дает при толчке звук; полые же тела звучат потому, что вслед за первым толчком они производят ряд других вследствие отскакивания, так как частицы, приведенные в движение, оторваться не могут. Ни воздух, ни вода (когда звук распространяется через последнюю) не являются причиной звука; для образования последнего необходим удар твердых тел друг о друга и о воздух. Воздух сам по себе беззвучен вследствие подвижности своих частиц, но если это передвижение встречает препятствие, то движение воздуха становится звуком. Воздух замкнут в полостях уха в состоянии неподвижности для того, чтобы можно было резко ощущать тончайшие различия движений». «Эхо возникает, когда воздух встречает на пути своего движения стену и отбрасывается назад подобно мячу».
При исследовании зрения Аристотель восстает против теории зрительных лучей, исходящих из глаза:
«Если бы видение зависело от света, исходящего из глаза, как из фонаря, то почету бы нам не видеть в темноте? Предполагать, что свет гаснет, когда по выходе из глаза попадает в темноту, — бессмыслица».
Прежние философы, присваивавшие каждому органу чувств особое начало, присвоили глазу огонь. Разделяя это воззрение в общем, Аристотель полагает, что по отношению к глазу следовало бы огонь заменить водой:
«Орган зрения состоит из воды; орган, воспринимающий звуки, — из воздуха; орган обоняния — из огня; орган, служащий для осязания, — из земли; вкус есть род осязания. Глаз состоит из воды, но зрение зависит не от жидкого его состояния, а от прозрачности. Это свойство вода разделяет с воздухом, но она воспринимает и сохраняет образы лучше воздуха; вот почему зрачок и глаз состоят из воды. Душа находится не на поверхности глаза, но внутри; поэтому необходимо, чтобы внутренняя часть глаза была прозрачна и доступна свету».
Цвета, по Аристотелю, не представляют чего-нибудь абсолютно видимого, они только присущи видимым предметам и происходят вследствие того, что свет наблюдается сквозь темное, а свет и тьма смешиваются между собою. Так, солнечный свет, видимый сквозь туман, кажется красным, а радуга происходит оттого, что солнце, отражаясь в более темных облаках, дает все цвета.
Теплоту Аристотель рассматривает как основное качество, присущее прежде всего огню как стихии, но вместе с ним и всем телам. Так как огонь по своей природе постоянно стремится кверху, то этим объясняется испарение воды, плавание тел и т. д.
Одна из характерных черт философии Аристотеля (и этим объясняется сила ее влияния на научное сознание Средневековья), — ярко выраженная замкнутость и законченность. Ограничив круг своей Вселенной, Аристотель двигался в этом кругу совершенно уверенно и категорично. Его система носила явственную печать того убеждения, что все необходимое и достаточное для решения теоретических вопросов в ней уже дано.
Характерна для его физики также тенденция к чисто качественному мышлению. Категории «материи», «формы» и «движения» аристотелева учения о природе с самого начала исключают любую возможность количественной математической обработки. Все многочисленные попытки такого рода, предпринимавшиеся в конце Средневековья, оказались совершенно бесплодными.
Наконец, отметим, что учение Аристотеля формировалось достаточно долго, не в течение жизни одного человека.
Историки науки отмечают, что непосредственные последователи Аристотеля, Евдем и Теофраст (написавший историю философской физики от Фалеса до Аристотеля в 18 книгах, не дошедших до нас) пытались развивать его учение. Но позднее это уже не повторялось, и школа перипатетиков порождала одних рабских истолкователей великого мыслителя. А в Средние века Аристотель владычествовал над умами. Оставим это на совести историков.
Историки науки различают два научных подхода: натурфилософский и математический. Один в их глазах «плохой», а другой — «хороший». Натурфилософ Аристотель оставил потомству почти только одни физические заблуждения, а величайшего из древних математиков, Архимеда, нельзя упрекнуть ни в одном промахе. Поэтому Архимеда любят называть первым физиком, и это можно было бы допустить, если бы в науке был важен лишь только результат; при требовании же от физика еще и физического метода исследований такое название окажется неправильным.
Архимед был в такой же мере математиком, как Аристотель философом. Архимед и в самом деле сделал несколько физических опытов и передал потомству ряд физических наблюдений, дотоле неизвестных, но при своих исследованиях он ни разу не обратился сознательно к наблюдению, как физическому методу, и, как мы позже увидим, во всех его исследованиях преобладает математический интерес. Он сам рассматривал свои физические работы лишь как приложение математики.
Эллинские философы развивали синкретическое, то есть не разделенное знание. Но по мере накопления материала неизбежно должен был наступить этап разделения. Появились те, кто занимался преимущественно математикой, и те, кто занимался преимущественно астрономией. Евдокс ввел математику в астрономию; Архит первым приложил ее к механике, а александриец Евклид первым из математиков разработал, по крайней мере, одну часть физики (оптику) совершенно независимо от философии.
Приход математики в физику делает ее более определенной. Не одна механика получает прочные основы в трудах Архимеда, оптика тоже становится на твердую почву благодаря Евклиду и Птолемею, определившим чисто математическим путем ход световых лучей. Также практические нужды сказывают благотворное влияние на развитие науки. Механики, подобные Герону, сооружают механические снаряды и описывают их научным образом.
Этот период характеризуется и сменой места научного центра. Им теперь стала Александрия.