В 1645 году работа была закончена. Но Блезу было мало того, что машина работает: он хотел убедиться в ее надежности. Поэтому готовую модель погрузили на тряскую телегу и стали возить по мощенным булыжником дорогам, чтобы испытать на прочность. Так машина проехала 250 лье (больше тысячи километров!) – и с честью выдержала это испытание. Ни одна мельчайшая деталь, из которых состоял механизм, не сломалась и не разболталась.
Пять лет упорной работы – и Блез наконец готов представить свое изобретение всему миру. Он сам написал инструкцию к машине. Теперь даже тот, кто ничего не понимает в математике, мог легко и быстро складывать самые большие числа. А что уж говорить об Этьене Паскале, которому счетная машина стала верной помощницей в работе! Теперь он мог обойтись без жетонов и считать гораздо быстрее.
Неизвестно, чему Этьен радовался больше: тому, что расчеты стали двигаться скорее, или успеху сына. Отточенный ум Блеза, закаленный в спорах с лучшими математиками; его настойчивость и уверенность в успехе; его смелость, позволившая придумать машину, о которой никто во Франции не мог и мечтать, – все это в большой степени было заслугой его отца. Этьен мог по праву гордиться сыном и его удивительным изобретением.
Счетная машина Блеза, которую назвали "паскалевым колесом" или "Паскалиной", быстро стала известна не только во Франции, но и за ее пределами. Ею заинтересовались богачи и аристократы. По просьбе канцлера Сегье французский король выдал Блезу патент. Этим документом Паскаль признавался единственным автором счетной машины. Любому другому под угрозой большого штрафа запрещалось даже пытаться создать что-то подобное. Польская королева попросила прислать ей две "Паскалины". Еще одну машину Паскаль послал шведской королеве, известной покровительнице ученых. А несколько известных французских поэтов даже написали стихи, в которых восхваляли молодого изобретателя.
Вопросы
Куда переехала семья Паскалей по милости кардинала Ришелье? Как это отразилось на обучении Блеза? Чем он теперь занимался?
Каким образом Паскаль решил помочь своему отцу? С какими трудностями он столкнулся?
Что помогло нашему герою не опустить руки, а продолжать работать над своим изобретением?
Глава шестая, в которой Блез начинает сомневаться в науке
Руан, столица Нормандии, где жили Паскали, был богатым портовым городом. По количеству населения он уступал только Парижу, Марселю и Лиону. Руан стоит на берегу Сены, недалеко от ее впадения в пролив Ла-Манш, который отделяет континентальную Европу от Британских островов. Поэтому здесь всегда шла бойкая торговля: из Руана в Англию везли французские вина, сыры и ткани, а в Руан доставляли товары со всего света. Здесь их перегружали на речные суда или телеги и отправляли в столицу и другие города.
Известен Руан и печальными событиями: во время Столетней войны он был захвачен англичанами, и именно здесь, на рыночной площади, за 200 лет до рождения Блеза Паскаля судили и казнили французскую героиню Жанну д’Арк.
Погода в Нормандии очень переменчивая. Даже летом небо может в любой момент нахмуриться и пролиться дождем. Что уж говорить о зимах, когда узкие улицы пронизывает холодный ветер, а с неба сыплется не то вода, не то лед.
В такой вот зимний вечер, отправившись по срочному делу, Этьен Паскаль поскользнулся и упал на улице. Да так неудачно, что сильно вывихнул бедро. Ему пришлось провести в постели несколько месяцев. А ухаживать за ним вызвали двух братьев – опытных костоправов. Они поселились в доме Паскалей и скоро сдружились и с Этьеном, и с его детьми.
Долгими зимними вечерами, коротая время у жарко горящего очага, братья-костоправы стали говорить с Паскалями о вере в Бога. Этьен не был особенно религиозен. Конечно, как и все, по праздникам он ходил в собор, возвышавшийся в центре Руана, и детям он всегда внушал уважение к христианской вере. Но вообще-то в доме Паскалей редко говорили о Боге – куда реже, чем о математике.
У Блеза разговоры с костоправами вызывали воспоминания о матери. Хрупкая и нежная Антуанетта часто водила его и Жильберту в церковь, учила молиться, рассказывала истории из Библии. И теперь его ум, привыкший к точности математических доказательств, начал обращаться к вопросам веры. Все в их семье считают себя христианами – но выполняют ли они заповеди? Следуют ли установленным церковью правилам? Готовы ли отказаться от земных удовольствий ради вечной жизни на небесах?
Кроме того, Блез стал размышлять о смысле жизни. До сих пор больше всего на свете его интересовала наука. Он жадно набрасывался на самые сложные и запутанные задачи. Чуть ли не единственным удовольствием для него была радость познания.
Теперь же он задумался о своей жизни и о том, что он делает для людей. Да, он построил машину, которая помогла отцу в работе. Но ведь вокруг столько людей, которые нуждаются просто в куске хлеба! Его мать раздавала деньги бедным, навещала больных, а он, Блез, их даже не замечает.
При этом сам Блез очень хорошо знал, что такое болезни и страдания. Его слабое здоровье постоянно напоминало себе. Напряженная работа над созданием счетной машины, бессонные ночи и неотступные размышления еще сильнее ухудшили его состояние. Позже Жильберта вспоминала слова брата о том, что после 18 лет он ни одного дня не чувствовал себя здоровым.
И вот впервые в жизни Блез Паскаль начал сомневаться в науке. Почитав труды религиозных мыслителей, он нашел в них рассуждения о трех страстях, которые уводят человека от Бога.
Первая – страсть к удовольствиям. Она Блезу почти незнакома: он привык к скромной пище и неброской одежде, развлечениям он предпочитает работу и учебу.
Но, оказывается, это и есть вторая страсть, от которой церковные авторитеты предостерегали добрых христиан, – любопытство. Желание открывать все новые секреты природы не имеет конца и полностью захватывает человека. Страсть к знанию отвлекает человека от молитвы и помощи ближним. "Чаще всего люди набираются знаний, чтобы потом ими похваляться", – напишет Паскаль несколько лет спустя в своем главном произведении.
Да, Блезу известна и эта, третья страсть – тщеславие. Оно ослепляет человека, заставляет его чувствовать себя особенным, лучше других. Разве он сам еще совсем недавно не испытал такого? Радовался созданию счетной машины, гордился, что никто в мире не додумался до такой идеи раньше него? Может ли добрый христианин быть таким высокомерным?
Его ум, способный вывести из одной теоремы 400 следствий и докопаться до причин всякого явления, погрузился в философские рассуждения. Если человек – подобие Бога, как он может вести такую бессмысленную жизнь? А с другой стороны: ведь и в худших из людей живут добрые чувства, а значит, есть и в них что-то божественное?
Своими сомнениями и раздумьями Блез поделился со своими лучшими друзьями – своими сестрами.
Жильберта как раз гостила у отца в Руане. Дома, в Клермоне, она родила еще двух дочерей. Кроме того, она стала настоящей светской дамой. Ее муж Флоран сделал блестящую карьеру и теперь занимал высокое положение в обществе. С ними хотели дружить самые богатые и благородные овернские семейства.
Но после общения с Блезом и Жильберта, и Флоран решили поменять свою жизнь. Вернувшись в Клермон, они стали реже ходить в гости и на балы, начали помогать бедным, отказались от роскоши. Жильберта почти прекратила покупать себе украшения и меньше интересовалась новыми нарядами. Своих дочерей они тоже начали приучать к скромности. Девочкам не завивали волосы, на их платьица больше не нашивали ворох лент, да и сами платья стали менее яркими.
Пример старших подействовал даже на маленького сына Жильберты, Этьена. Деньги, которые давал ему дедушка, Этьен-старший, малыш стал отдавать своей няне, чтобы позже, идя в церковь, она раздала их нуждающимся.
Но сильнее всего новые идеи Блеза впечатлили его младшую сестру, Жаклин. За прошедшие годы она превратилась в звезду руанского общества. Девушка блистала в салонах, кружила головы мужчинам. Талантливая поэтесса, она даже получила за свои стихи приз "Серебряная башня". Ее хвалил знаменитый драматург Корнель, и слава ее ширилась по всей Нормандии.
Теперь же она полностью поменяла свою жизнь. Конец пирам и балам. Конец пустым разговорам, конец стихам. Жаклин решила заниматься отныне более важными вещами – заботиться о других, делать добрые дела.
Все, чем она жила прежде, показалось ей пустым и неправильным. Жаклин стала усердно молиться и часто ходить в церковь. Но этим дело не ограничилось. Множество знатных молодых людей добивались ее руки. За одного из них она даже собиралась замуж. Теперь же, решив посвятить себя Богу, Жаклин расстается с женихом.
Вопросы
Кто повлиял на мировоззрение Блеза Паскаля?
О чем задумался Блез? Какие три страсти он отыскал в религиозных трудах?
Как изменилась жизнь всех членов семьи Паскаль после этого?
Глава седьмая, в которой Флоран Перье взбирается на гору, а Блез Паскаль делает новое открытие
Итак, Жильберта отказалась от роскоши, Жаклин – от семейной жизни… А вот Блез, как оказалось, еще не было готов окончательно расстаться со своей страстью к науке.
За несколько лет до этого мастера, сооружавшие фонтаны в Италии, столкнулись со странной трудностью: никаким поршнем нельзя было поднять воду в трубе выше 10 метров 30 сантиметров. А дальше, как ни тянули вверх поршень, вода за ним не следовала.
Сначала решили, что виноваты рабочие – не умеют обращаться с инструментами. Потом стали ругать мастеров – взялись за дело, с которым не могут справиться. На место этих мастеров взяли других, которые хвастали, что поднимут воду хоть на 30 метров. Но очень скоро хвастуны замолкали и начинали чесать в затылке: непослушная вода останавливалась на 10 метрах, хоть плачь.
О неудачливых строителях фонтанов стали судачить по всей Европе. Проблемой заинтересовались ученые.
В их экспериментах выяснилась и другая интересная вещь. Из закрытой сверху трубы, нижняя часть которой погружена в воду, вода не вытекала полностью, а останавливалась на тех же 10 м 30 см!
Один итальянец, не веря рассказам, поставил опыт прямо у себя во дворе. К стене своего дома он вертикально приделал свинцовую трубу длиной в 11 м. Нижний ее конец, на котором был кран, опустили в бочку, до половины заполненную водой, и стали заливать воду в трубу.
Когда вся 11-метровая труба заполнилась, верхнее отверстие плотно закрыли, а в нижней части, погруженной в бочку, открыли кран. Как и положено, жидкость потекла из трубы в бочку… и вдруг остановилась! Когда кран закрыли и забросили сверху веревку с отметками, уровень воды, как и ожидали, составил 10 м 30 см. Эксперимент повторили, но на этот раз оставили кран открытым до следующего дня. Назавтра оказалось, что вода и за сутки не вытекает из закрытой сверху трубы, оставаясь на том же уровне.
Ученые стали задавать себе сразу несколько вопросов. Почему вода останавливается именно на этой высоте? Зависит ли эта высота от ширины трубы или от типа жидкости? И что же находится в верхней части закрытой трубы, когда оттуда уходит вода?
Ученик Галилео Галилея, Эванжелиста Торричелли, в своем эксперименте решил использовать ртуть . Ее можно налить в стеклянную трубку, как и воду. Но при этом капелька ртути весит в 13,6 раза больше капли воды. Это значит, что если взять одинаковое по весу количество воды и ртути, для последней нужна будет гораздо меньшая емкость. Скажем, в обычном стакане поместится 200 граммов воды или почти 3 килограмма ртути.
Торричелли предположил, что и высота, на которой остановится ртуть в трубке, должна быть в 13,6 раз меньше. Это позволило бы обойтись без 10-метровых трубок и проводить эксперименты, не выходя из комнаты.
Он налил ртуть в трубку высотой всего 4 фута (около 120 см). Один конец трубки был запаян, а отверстие на другом конце ученый закрывал пальцем. Держа трубку запаянным концом кверху, другой конец он окунул в стакан, также заполненный ртутью, и убрал палец от отверстия.
Как и вода, ртуть сначала стала вытекать, а потом остановилась. Торричелли измерил высоту ртутного столбика – получилось около 76 см, как он и ожидал!
Итак, гипотеза о том, что более плотная жидкость будет останавливаться на меньшей высоте, подтвердилась. Что же до вопроса, почему она останавливается, то Торричелли высказал мысль, что причина – давление воздуха, который "нажимает" на поверхность ртути в чашке.
Для того времени это была революционная идея.
С древности считалось, что из четырех природных элементов (земля, вода, воздух, огонь) самым тяжелым является земля, легче ее – вода, еще легче – воздух, а самый легкий – огонь. А раз так, рассуждали ученые, земля может давить на воду и воздух, а, скажем, воздух на воду – не может.
Опыты Торричелли вызвали бурное обсуждение ученых. Многие пытались их повторить, но получалось не у всех – тяжелая ртуть разбивала хрупкое стекло.
Рассказы об эксперименте итальянца дошли и до Франции. Конечно, Блез Паскаль не мог ими не заинтересоваться.
Как Паскаль проверял опыты Торричелли
К счастью, в Руане, где их семья прожила столько лет, были отличные мастера-стекольщики. Поэтому Блез смог подойти к экспериментам со всей серьезностью, как он привык с детства.
Сначала он проверил, будет ли зависеть высота водяного столба от формы трубки. Для этого он заказал трубки прямые, извилистые, с баллонами наверху и без них. Во всех вода останавливалась на тех же 10 м 30 см.
Потом Блез решил выяснить, что остается в верхней части трубки, когда из нее уходит вода. Разные ученые выдвигали разные версии: воздух, водяной пар, некая неизвестная "тонкая материя". Голоса, предполагавшие, что там остается пустота, вакуум, звучали несмело: со времен Аристотеля считалось, что природа не терпит пустоты, любое пространство должно быть чем-то заполнено – не водой, так воздухом.
Версия о "тонкой материи" Паскалю нравилась меньше всего: он привык доверять лишь фактам, которые можно проверить. А как можно верить в то, чего никто не видел, не ощущал и не наблюдал в действии? Так что он решил изучить более правдоподобные гипотезы.
Во дворе мастерской специально были установлены высокие корабельные мачты. Посмотреть на возню Паскаля с длиннющими стеклянными трубками, наполненными водой и вином, стекались зеваки со всего Руана. Однажды во дворе, где проводились опыты, собралось полтысячи человек! На их глазах Блез подвешивал трубки прямо и под углом. Под шум толпы наполнял их и открывал краны. Сотни руанцев становились свидетелями научных экспериментов и убеждались в том, во что не верили некоторые ученые мужи: более плотная жидкость опускается ниже менее плотной, прежде чем давление водяного столба станет равным давлению воздуха на поверхность жидкости в бочке.
Но возиться во дворе становилось все труднее – здоровье Блеза ухудшалось, его почти постоянно мучали разные боли. В конце концов они с Жаклин перебрались в Париж, и там сестра преданно ухаживала за братом. Бывали дни, когда Паскаль не мог даже подняться с постели. Когда же силы возвращались, Блез возобновлял свои опыты. Но теперь он проводил их с ртутью, что позволяло работать в лаборатории.
Используя стеклянные трубки самых замысловатых форм, помещая меньшие трубки в большие, он сумел доказать, что пространство, остающееся вверху запаянной трубки, когда оттуда вытечет ртуть, действительно ничем не заполнено. Похоже, что никакая "боязнь пустоты" не свойственна природе, что бы там ни говорили древние!
Дальнейшие эксперименты показали: в вакууме ртуть беспрепятственно вытекает из трубки. А значит, в обычных условиях ее действительно удерживает на высоте в 76 см давление воздуха, как и предполагал Торричелли.
Итак, вслед за учеником Галилея Блез Паскаль убедился, что мы живем "на дне воздушного океана". Над нами – толщи воздуха, которые постоянно, хотя и неощутимо давят на нас и на все, что нас окружает. Значит, делает вывод Паскаль, на большой высоте (например, в горах) давление будет меньше – ведь "столб воздуха" там будет ниже.
Кстати, позже Паскаль подсчитал массу всего воздуха в атмосфере Земли. У него получилось 8,5 триллиона французских фунтов – около 4 миллиардов тонн. Сейчас считается, что масса атмосферы составляет 4,5 квадриллиона тонн, то есть в миллион раз больше. Это число выглядит так: 4 500 000 000 000 000.
Доверять выводам, не опирающимся на практику, Блез не умел: он всегда считал эксперименты "единственной основой физики". Но в Париже нет гор. Да и сил Паскаля явно недостаточно для горных прогулок. К мучительным головным болям и "чрезмерному жару во внутренностях", которые терзают его уже многие годы, добавляется частичный паралич ног. Даже по дому он не может передвигаться без костылей.
К счастью, у него есть родственники, живущие в окружении потухших вулканов! Жильберта и ее семья живут в Оверни, в их родном Клермоне. А ее муж, Флоран Перье, хоть и не ученый, но очень интересуется наукой. Они не раз обсуждали с Блезом нерешенные проблемы физики и математики и лично, и в письмах. Флоран был в курсе опытов Блеза со ртутью.
Сгорая от нетерпения, Блез пишет письмо в Клермон. Он просит Флорана, взяв все необходимое оборудование, подняться на Пюи-де-Дом – гору высотой в полтора километра – и сделать нужные измерения.
Флорану в то время было уже за сорок, но он без колебаний взялся помочь своему родственнику и другу. Более того, к нему присоединились и другие уважаемые горожане: священники, чиновники, юристы. Дождавшись хорошей погоды, 19 сентября 1648 года они, нагруженные стеклянными трубками и колбами с ртутью, пришли к подножию Пюи-де-Дом. Здесь они налили в две трубки по 16 фунтов ртути, сделали первые замеры и разделились: часть осталась наблюдать за первой трубкой, остальные же полезли в гору.