Удивительно, как иногда глупейшая (или кажущаяся глупейшей) ошибка может приводить к гениальным прозрениям.
В 25-летнем возрасте Лейбниц опубликовал работу (Theoria motus abstract), в которой попытался самостоятельно сформулировать законы движения. До этого законы движения пытался сформулировать Декарт. У Декарта это вышло с ошибками. Так, например, согласно Декарту, "с какой бы скоростью B ни направлялось к C, превосходящему его по величине и пребывающему в состоянии покоя, оно никак не может обладать силой, достаточной, чтобы его подвинуть" (собрание сочинений Декарта, русск. издание в двух тт, 1989 г., т. 1, стр. 375). Более легкое тело, согласно Декарту, должно просто отскочить от более тяжелого (лень набирать эту громоздкую формулировку картезианского правила движения, можете прочитать там же, стр. 374–375). Отсюда следует, например, что если 249-граммовая шайба, скользящая по льду, столкнется с 250-граммовой, то первая просто отскочит от второй, а вторая так и останется стоять на месте, как 20-килограммовая гиря, несмотря на то, что разница масс лишь 1 г.
У юного Лейбница первоначальная формулировка законов природы получилась даже еще менее реалистичной, чем у Декарта. Так, из его теории Theoria motus abstract следовало, что крошечный камешек, ударивший в огромный валун, сдвинет его с места и продолжит двигаться с той же скоростью! Да уж, это еще хуже, чем у Декарта. Так можно сдвинуть Землю, просто подпрыгнув! Разумеется, Лейбниц был одним из величайших умов всех времен (а может быть, и величайшим) и быстро заметил несоответствие своей теории фактам. В том же году, чтобы исправить ситуацию, он опубликовал другую работу, Hypothesis physica nova. В этой работе он представил более реалистичную концепцию, согласно которой маленький камешек не смог бы сдвинуть планету: планета состоит из очень большого количества частиц, и движение камешка просто распределится между этими частицами, не оказав влияния на движение планеты в целом. И это стало одним из величайших открытий Лейбница. Через 15 лет Ньютон даст правильную формулировку законов движения, а Лейбниц продолжит полемику с картезианцами, используя свой "принцип непрерывности", убедительно продемонстрирует абсурдность картезианской версии законов движения (что заставит Мальбранша внести коррективы в формулировки Декарта); откроет явления, называемые теперь терминами "энергия", "кинетическая энергия", "потенциальная энергия"; введет принятую и ныне формулу кинетической энергии (m*v^2)/2; сформулирует закон сохранения энергии; напишет об этом работу, совершенно правильную с точки зрения современной физики, но полную очепяток; помня выводы своей Hypothesis physica nova, выскажет гипотезу о том, что кинетическая энергия столкнувшихся тел никуда не девается, а переходит в кинетическую энергию частиц, из которых эти тела состоят, под самый конец жизни - в 1715–1716 гг., постарается убедить в этом Сэмюэла Кларка, сторонника Ньютона.
Однако Ньютон и Кларк не поверили Лейбницу. Кларк в ходе полемики с Лейбницем утверждал, что энергия столкнувшихся тел просто исчезает, а Бог, чтобы не допустить деградации вселенной, постоянно вмешивается, подпитывает ее новой энергией. Лейбниц же возражал, утверждая, что Бог создал совершеннейшие законы природы, благодаря которым не требуется его постоянное вмешательство и подпитывание вселенной энергией. Но это не убедило Кларка и Ньютона.
Третье письмо Кларка Лейбницу, п. 13 и 14.: "То, что деятельные силы в универсуме уменьшаются и что они нуждаются в новых воздействия, являются не неудобством, беспорядком или несовершенством в творении Бога, а лишь естественным следствием того, что мы имеем дело с зависимыми вещами. Эта зависимость вещей, однако, не нуждается в исправлении. У ремесленника, изготовляющего машину, дело совсем другое, так как силы, благодаря которым машина продолжает свои движения, совершенно независимы от ее строителя".
Четвертое письмо Кларка, п. 38: «Когда сталкиваются два неупругих тела с равными, направленными в противоположные стороны силами, то оба теряют свое движение. Сэр Исаак Ньютон (в латинском издании своей "Оптики" - см. с. 341) привел математический пример постоянного увеличения и уменьшения количества движения без какого-либо действия других тел». А вот слова самого Ньютона ("Оптика", 31-й вопрос): «Если только материя не совершенно лишена вязкости и трения частей и способности передачи движения (чего нельзя предполагать), движение должно постоянно убывать. Мы видим поэтому, что разнообразие движений, которое мы находим в мире, постоянно уменьшается и существует необходимость сохранения и пополнения его посредством активных начал».
На все это Лейбниц возразил Ньютону и Кларку (пятое письмо Лейбница Кларку, п. 99): "Если рассматривать только совокупное движение тел, то здесь, конечно, сила теряется; она, однако, переносится на части, которые внутренне возбуждаются силой столкновения, или толчка. Потеря, таким образом, имеет место только по видимости; силы не уничтожаются, а только рассеиваются в чрезвычайно мелких частях; здесь происходит не потеря силы, а нечто подобное тому, что имеет место при размене крупных денег на мелкие.
Я, однако, признаю, что количество движения не остается одним и тем же, и согласен с тем, что говорится по этому поводу на с. 341 "Оптики" г-на Ньютона, которую здесь цитируют; но в другом месте я показал, что существует различие между количеством движения и количеством силы" (под количеством силы Лейбниц здесь имеет в виду то, что теперь называется энергией; на тот момент терминология еще не утвердилась, он называл это то энергией, то потенцией, то силой).
На это Кларк возразил (пятое письмо Кларка, п. 99): "Вопрос, однако, в том, что будет с движением или с деятельной импульсивной силой в том случае, когда два совершенно твердых, но не упругих тела вследствие своего столкновения теряют свое совокупное движение? В данном случае движение не может рассеяться по частям, так как последние не обладают упругостью и, следовательно, не способны к колебательному движению. Отрицать, что тела в этом случае теряют свое совокупное движение, значило бы утверждать, что упругие твердые тела должны были бы отскакивать с двойной силой, которая слагалась бы из силы, обусловленной упругостью, и первоначальной, непосредственной силы, по крайней мере ее части; все это, однако, противоречит опыту".
Что на это Лейбниц мог бы возразить? Например, что из принципа непрерывности следует, что не бывает абсолютно неупругих тел.
Во-вторых, что энергия столкнувшихся тел переходит в тепловую энергию, то есть тепловая энергия - это и есть энергия движения частиц. И это стало бы новым открытием. Интересно, додумался бы до этого Лейбниц? По-моему, мог бы. Но Лейбниц умер в 1716 году и не успел ответить на пятое письмо Кларка. А многие вопросы Кларка остались тогда без ответов. Интересно, как Лейбниц отвечал бы на них? В любом случае насчет перехода кинетической энергии столкнувшихся предметов в кинетическую энергию частиц, из которых эти предметы состоят, Лейбниц оказался прав.
