Эдм Мариотт: не только соавтор Бойля

Есть в истории науки фигуры, которых любят учебники, и есть фигуры, которых любят только историки науки — да и то не все. Про первых легко рассказывать. У них есть одно большое открытие, одна формула, один красивый сюжет. Про вторых рассказывать сложнее, потому что их вклад не умещается в одну школьную тему. Но именно они часто меняют самое важное — не набор ответов, а способ задавать вопросы.

Эдм Мариотт (1620–1684) принадлежит как раз к таким людям. Его имя осталось в формуле, которую во Франции долго называли его законом, а в более поздней и более дипломатичной традиции стали называть законом Бойля — Мариотта. Знают ученого и по открытию слепого пятна на сетчатке глаза. Специалисты по истории физиологии растений вспоминают его неожиданно ранние эксперименты в биологии. Но если попытаться понять, что сделал Мариотт в физике и в оптике, довольно быстро выясняется: перед нами не просто автор нескольких удачных опытов, а человек, который исключительно остро чувствовал сопротивление природы пустым словам.

Это редкое качество. Большинство ученых XVII века — и плохих, и хороших, и великих — начинали с объяснения. Сначала они решали, как мир должен быть устроен, а уже потом искали этому подтверждение. Мариотт действовал наоборот. Он как будто заранее допускал, что самая красивая схема может оказаться неверной. И потому не спешил объяснять. Он предпочитал сначала поставить вещь в такие условия, чтобы она начала возражать. Там, где воздух, свет, вода или глаз переставали вести себя так, как «должны» были вести себя по мнению философов, и начиналась его наука.

С Мариоттом вообще полезно начинать не с идей, а с предметов. Не с абстрактных сущностей, а со стеклянной трубки, ртути, воды, свечи, глаза, листа бумаги. Он один из тех людей, у которых прибор не второстепенен по отношению к мысли, а равноправен ей. Это особенно заметно в истории с воздухом.

Воздух для XVII века — вещь странная. Его не видно, он не имеет формы, он вроде бы везде и нигде, и еще совсем недавно вполне серьезные философы спорили о том, существует ли вообще пустота и может ли быть место без тела. После Торричелли и Герике воздух сделался чуть менее мистическим, но всё еще не стал тем, чем является для нас: вполне обычным веществом, которое можно описать уравнением. Чтобы до этого дошло, понадобились именно такие люди, как Бойль и Мариотт.

Опыты Роберта Бойля с воздухом известны лучше, потому что английская наука XVII века вообще лучше документирована и потому что сам Бойль гораздо лучше встроился в генеалогию современной физики. Схема опыта стала классической. Длинная стеклянная трубка, согнутая в виде буквы J. В коротком колене — порция воздуха, запертая ртутью. В длинное колено постепенно подливают ртуть. Чем выше столб ртути, тем сильнее давление на заключенный внутри воздух и тем меньше становится его объем. Это можно видеть глазами. Уровень ртути поднимается, воздух сжимается, его объем меняется. Бойль внимательно сравнивал величины и заметил то, что позже превратилось в закон: когда давление возрастает, объем убывает так, что произведение этих двух величин остается примерно постоянным.

Очень соблазнительно сказать, что отсюда и родилась современная физика газов. Но это было бы слишком красиво и потому неточно. На самом деле прежде, чем родилась физика газов, возникла новая дисциплина осторожности. Бойль показал, что воздух можно принудить к ответу. Мариотт сделал следующий шаг и показал, что этот ответ нужно проверять не по одному разу и не в одном только устройстве. Когда он занялся тем же самым вопросом, его интересовало не столько само чудо сжатия воздуха, сколько устойчивость зависимости. Он работал иначе, чем кабинетный философ. Он не спрашивал, что такое воздух «по природе»; он спрашивал, как именно он ведет себя под давлением и будет ли вести себя так же завтра, в другом сосуде, при другой температуре, в другой серии наблюдений.

Это различие кажется едва уловимым, но именно оно отделяет один тип науки от другого. Бойль еще сохраняет вкус к интерпретации. У него воздух обладает «пружинностью»; он размышляет о том, что может происходить между его частицами. Мариотт куда суше. В его работах есть особая внутренняя сдержанность. Он как будто говорит: сначала дайте вещи высказаться, а уж потом, если хватит терпения, начинайте философствовать. В этом смысле он почти антикартезианец, хотя и не ведет с Декартом открытой войны. Декарт хотел объяснить мир целиком. Мариотт предпочитал выяснить, как устроен один его кусочек, и только потом решать, а так ли нужно общее объяснение.

Если перевести это на более современный язык, можно сказать, что Мариотт очень рано почувствовал ценность операционального подхода. Его интересует не сущность воздуха как метафизическая проблема, а то, что происходит с измеряемыми величинами при воспроизводимых условиях. Закон Бойля — Мариотта поэтому важен не только как формула PV = const. Он важен как образец нового отношения к истине. Истинно не то, что красиво укладывается в заранее приготовленную систему, а то, что выдерживает испытание повторением. Это, разумеется, звучит сегодня почти банально. Но банальность эта выработана тяжелым трудом XVII века, и у Мариотта в ней одно из самых уважаемых мест.

Его физика вообще вся строится на этом недоверии к преждевременному объяснению. В опытах с движением воды и с истечением жидкостей из отверстий — то же самое. Его интересует не то, как «должна» течь вода согласно некой общей теории стихий, а то, как именно меняется струя, каков ее напор, как соотносятся высота столба жидкости и скорость истечения. Он наблюдает, что струя не просто падает вниз, а сначала сужается, потом распадается, что ее форма зависит от давления и от размера отверстия. И опять не спешит превращать это в мировую систему. Сначала — факт, потом — зависимость, и только в самом конце — осторожная общая мысль.

Но если в физике воздуха и воды Мариотт выглядит строгим экспериментатором, то в оптике он делает шаг, который по-настоящему странен. Там он обнаруживает не просто новый эффект, а нечто, что невозможно увидеть, — и делает это именно с помощью зрения. История со слепым пятном тем и замечательна, что ее очень легко превратить в маленький анекдот и очень трудно оценить по достоинству. Между тем это один из редких случаев, когда простой опыт меняет не частную теорию, а само представление о том, что значит видеть.

Классическая геометрическая оптика к тому времени уже существовала. Свет распространяется прямолинейно, отражается, преломляется. Есть линзы, есть зеркала, есть расчет изображений. Всё это прекрасно работает, пока глаз считается почти прозрачным посредником. Но Мариотт как будто задает наивный и потому опасный вопрос: а откуда мы знаем, что глаз видит всю картину непрерывно и без провалов? Вопрос сам по себе выглядит почти бессмысленным, потому что обыденный опыт отвечает на него немедленным «разумеется». Мы же ничего не замечаем. Именно это «ничего не замечаем» и оказывается подозрительным.

Его опыт с двумя знаками на бумаге прост до гениальности. На листе рисуют, скажем, крест и кружок. Один глаз закрывают. Другим глазом фиксируют крест и медленно приближают или удаляют лист. В какой-то момент кружок исчезает. Не становится менее резким, не бледнеет, не расплывается, а исчезает без следа. И главное — на его месте не возникает черной дырки. Поле зрения остается непрерывным.

Из этого опыта следует вещь почти философская: глаз не есть простое окно. Он не только принимает изображение, но и каким-то образом восполняет недостающее. Там, где сетчатка физиологически слепа, зрительное поле не распадается. Если угодно, это первое внятное указание на то, что восприятие — не фотография, а реконструкция. Для XVII века вывод ошеломляющий. Оптика неожиданно перестает быть только наукой о лучах и линзах. Она становится еще и наукой о наблюдении и наблюдателе.

Заметим: Мариотт открывает это не анатомическим рассуждением, а опытом. Позже анатомия объяснит, что речь идет о месте выхода зрительного нерва, о зоне, где нет светочувствительных элементов. Но первый шаг — не объяснение, а эксперимент. Таков вообще его стиль: сначала сделать явление очевидным, а уже потом позволить теории подойти ближе.

Трудно удержаться от мысли, что в этом опыте есть даже нечто театральное. Наблюдатель уверен, что видит лист целиком. Ему предлагают несложное упражнение — и внезапно оказывается, что часть мира исчезает без всякого предупреждения. Оказывается, наше зрение работает аккуратнее, чем мы думали, но именно поэтому и менее невинно. Оно всё время исправляет мир за нас. Эта мысль, если вдуматься, ведет очень далеко, гораздо дальше самой физиологии глаза. И удивительно, что она возникает из опыта, который можно поставить на клочке бумаги за одну минуту.

Мариотт, однако, не делает из этого сенсации философского масштаба. В этом его обычная манера. Он показывает эффект, устанавливает его, обсуждает его значение, но не торопится превращать его в манифест. В этом снова проявляется его суровая научная нравственность. Он как будто всё время удерживает себя от слишком громких выводов. С одной стороны, это мешает его посмертной славе: такие люди редко становятся героями больших интеллектуальных легенд. С другой — именно это делает их работу особенно надежной.

В других оптических вопросах он ведет себя менее драматично, но всё с той же осторожностью. Его интересуют отражение и преломление света, поведение лучей в различных средах, точность геометрических схем. Он работает с водой, стеклом, воздухом, рассматривает, как луч меняет направление, как образуются изображения, где реальные наблюдения совпадают с ожиданием, а где возникает погрешность. При этом его меньше всего занимает создание всеобъемлющей теории света. Он не Ньютон, разлагающий белый свет на цвета и превращающий оптику в триумф нового экспериментального анализа. Он не Гюйгенс, выстраивающий волновую картину. У Мариотта другая роль. Он создает пространство надежных фактов, без которого ни ньютоновская, ни гюйгенсовская оптика не имели бы под собой твердой почвы.

Вообще, в Мариотте удивительно то, что он нигде не стремится стать автором большой картины. Даже там, где легко перейти к обобщению, он как будто удерживает себя за руку. Из-за этого его иногда недооценивают. Кажется, будто он всё время останавливается на полпути. Но, может быть, именно в этом его сила. Он понимает, что на этом месте наука по-настоящему и начинается. До этого есть догадка, после этого — учебник. А сама наука живет в промежутке между ними.

Это хорошо видно, когда он переносит тот же подход на растения. Казалось бы, ботаника и физика — разные миры. Но для Мариотта, по-видимому, различие непринципиально. Если явление можно наблюдать, если его можно варьировать, если можно поставить опыт, значит, оно подлежит исследованию тем же способом, что и воздух в трубке. Поэтому он подходит к растениям не как моралист природы и не как классификатор, а как физиолог, хотя такого слова еще не существует. Его интересует не столько строение органа, сколько его функции. Как движется сок? Чем питается растение? Что происходит при прививке? Как возникает форма? Что в растении заранее дано, а что возникает постепенно?

И вот здесь снова оказывается, что он предпочитает честный опыт красивой теории. Коллеги утверждали, что растения питаются одной водой. Идея красива, почти мистически красива: из одной простой субстанции вырастает всё разнообразие форм. Мариотт отвечает не полемикой, а наблюдением. Почва истощается. Значит, растения получают из нее нечто, кроме воды. Он говорит о «нитряной соли» (селитре), т. е. фактически вводит в обиход понятие о минеральном питании. Это еще не агрохимия и не физиология растений в современном виде, но вектор уже намечен.

Затем он делает следующий шаг. Растения не просто вытягивают вещества из почвы, они их преобразуют. Одна и та же соковая жидкость, проходя через разные ветви, может давать разные плоды. Прививка становится для него не садоводческим курьезом, а аргументом. Та же суть, но иной результат. Значит, дело не в том, что нужный плод уже готов в соке. Дело в организации, в способе переработки, во внутренней работе ткани. Мы сегодня назвали бы это метаболизмом и регуляцией, но у Мариотта, разумеется, нет этих слов. Зато у него есть опыт, который делает старые слова бесполезными.

Особенно характерно его отношение к предформации. XVII век влюблен в эту идею: всё будущее уже содержится в зародыше, природа лишь разворачивает готовое. И снова Мариотт не спорит в лоб. Он делает то, что умеет лучше всего: ставит опыт. Срезает осенью части розового куста, где должны были бы быть будущие цветы, и видит, что никаких роз не возникает. Значит, они не были заранее готовы в миниатюре. Значит, развитие — это не простое разворачивание уже данного, а процесс.

Здесь видно, как его физическая школа мышления переносится в биологию. Он ищет не сущности, а механизмы. Но при этом — и это важно — он не становится грубым редукционистом. В его текстах есть мотив гармонии, некоей внутренней согласованности, экономии природы. Он отвергает «душу растений» как словесную дымовую завесу, но не отказывается от мысли, что живое устроено не случайно. Для него механизм и целесообразность не обязательно антиподы. Это не совсем современная и не совсем традиционная позиция. Оттого Мариотт и неудобен: он не укладывается в привычную схему «от схоластики к механицизму».

Вернемся, однако, к физике и оптике, потому что именно там этот тип мышления прослеживается особенно четко. В опытах с воздухом ученый показывает, что невидимое вещество поддается измерению. В опытах со слепым пятном — что глаз поддается испытанию так же, как и любой другой прибор. В опытах с жидкостями — что течение и форму струи можно перевести из разряда зрелищных явлений в разряд закономерных зависимостей. В каждом случае он действует одинаково: находит точку, где привычная уверенность начинает колебаться, и заставляет явление отвечать.

Можно сказать, что он работает в зоне соприкосновения идеи с фактом — там, где идея еще говорит уверенно, а факт уже начинает возражать. И это, пожалуй, лучший способ понять его место в истории науки. Он не тот, кто завершает дело. Он не тот, кто строит грандиозное объяснение. Он тот, кто делает дальнейшее объяснение возможным.

Из-за этого к Мариотту трудно относиться так, как относятся к Ньютону или Галилею. Но именно такие фигуры, как он, иногда оказываются важнее для развития науки. Великие теории легче построить, когда факты уже собраны. Куда труднее вообразить дисциплину ума, которая эти факты собирает и не позволяет себе лишнего слова.

Мариотт как раз принадлежит к таким людям. Он не спешит. Он не делает из каждого опыта философских выводов. Он не объявляет, что разгадал устройство мира. Он словно всё время действует под знаком внутреннего недоверия к слишком скорому пониманию. И в этом его достоинство.

Поэтому его вклад нельзя правильно описать как набор открытий. Да, если нужно, можно перечислить: закон сжатия воздуха, слепое пятно, исследования преломления, работы о движении жидкостей, ранняя физиология растений. Но за всем этим стоит не сумма результатов, а стиль. Мариотт ведет себя так, будто философические рассуждения подозрительны, пока не выдержат проверку. Это очень современная черта — возможно, более современная, чем у многих его знаменитых современников.

В итоге перед нами фигура переходная. Он еще живет в мире, где философские системы очень сильны, но работает уже так, будто знает им цену. Он еще не принадлежит науке XVIII века, но уже во многом вышел из XVII. Его тексты не производят впечатления громкого открытия. Они производят другое впечатление — будто меняется сама манера думать. А такие перемены, как известно, редко получают громкие названия. Но именно на них держится история науки.

Если угодно, заслуга Мариотта в физике и оптике не в том, что он где-то сказал последнее слово. Он вообще не любил последних слов. Его заслуга в том, что он показал, как задавать природе короткие, точные, сухие вопросы — и терпеливо ждать, пока она не начнет отвечать сама. И когда она отвечала, он умел не заболтать ее своими объяснениями. Для ученого это редкий вид сдержанности. Для истории науки — редкий вид силы.

Виталий Мацарский