Он дает теорию водоворотов, он их производит искусственно, чтобы лучше изучать их. Он связывает их происхождение с принципом неуничтожаемости силы. «Всякое естественное движение стремится сохранить свое течение по направлению своей причины… Течение воды тоже стремится сохранить прежнее положение, вызванное силою его причины; а если вода встречает препятствие, ставящее ей преграду, то она заканчивает свое течение, начатое по прямой линии, движением круговым или водоворотом». Их продолжительность на первый взгляд противоречит законам тяжести. «Если вода не может держаться над воздухом, то как возможно существование водоворота, в котором вода образует стенки полости, наполненной воздухом? Ты уже знаешь, что всякое тяжелое тело тяготеет только к линии своего движения (принцип инерции); таким образом очень глубокие водовороты выкапываются на манер глубоких колодцев; их боковые стенки образуются из воды, которая выше, чем воздух; это только значит, что эти водяные берега (argine d’acqua) тяготеют к линии своего движения, и это продолжается все время, пока они обладают силой, которую дает им их двигательная сила». В водовороте скорость возрастает от окружности к центру, в противоположность колесу, части которого обладают тем более медленным движением, чем ближе они находятся к оси вращения. Если бы это было не так, то полости наполнились бы водой. Тяжесть производит двоякого рода действие на воду, из которой образуются стенки: одно производит круговое движение, другое действует в вертикальном направлении и стремится прекратить водоворот, направляя воду в полость. Из этих наблюдений он делает вывод, что «водоворот будет иметь большую вогнутость, если он образуется в быстро двигающейся воде, и, наоборот, водоворот будет иметь меньшую вогнутость, если он образуется в более глубокой и более медленной воде».
Теория завершается практикой. Зная причины, Леонардо превосходно пользуется следствиями. Он предоставляет воду с ее неизменными законами к услугам человека. Применения все увеличиваются его умом, как истины, из которых они выводятся. Урегулированная вода, лишенная возможности вредить, становится чудесным работником: она покрывает болота, очищает своим течением русло рек, углубляет их, соединяет города, оплодотворяет поля. «Винчи, – говорит Вентури, – не только обратил внимание на то, о чем столетие спустя писал Кастелли, но мне кажется, что он гораздо выше последнего, хотя Италия считает Кастелли основателем гидростатики»
[54].
IV
Посредством теории образования и распространения волн современная наука приводит к единству все физические силы, а их законы сводит к законам движения. Изучение воды навело Леонардо на размышления о волнообразном движении: он мастерски набрасывает эту теорию и предвидит всеобщность ее применения.
Исходным пунктом служит ему изучение морских волн. Вода имеет отраженное движение и падающее движение. Отраженное движение происходит в момент образования волны (nella generazione dell’onde), после толчка, когда вода подскакивает и поднимается в воздух. Падающее движение образуется, когда волна падает со своей высоты; это движенье вызывается не толчком, а единственно силой тяжести, которую приобретает вода, выходя из своего нормального, стихийного состояния. Падающее движение сильнее отраженного: основание волны углубляется быстро, а ее гребень поднимается медленно. Что же такое волна? «Результат толчка, отраженного водою; его размах гораздо быстрее течения воды. Поэтому волна часто уходит от места, где она образовалась, хотя вода не переместилась. Морские волны имеют большое сходство с волнами, которые ветер производит на ниве: мы видим их движение, хотя колосья не меняют своего места». Это сравнение стало классическим. «Иногда волны бывают быстрее ветра, а иногда ветер гораздо быстрее волн; это доказывают корабли на море. Волны могут быть быстрее ветра, если они были произведены более сильным ветром; затем ветер утихает, а волна сохраняет большую силу импульса». Вода не может так скоро «успокоиться, потому что при падении воды от гребня до основания волны возобновляются скорость, сила и движение». Когда волна разбивается о берег, то ее падающее движение переходит в отраженное: поэтому она уносит и громоздит рядами предметы, увлеченные ею. Падающее движение выбрасывает огромные камни; отраженное движение слишком слабо, чтобы уносить их с собою; только летя вещи то увлекаются вперед, то уносятся назад, а «песком оба движения играют, как мячиком».
Движение морских волн является только частным случаем общей проблемы распространения волн. Когда тяжелое тело проникает в воду, то оно ее перемещает, делая в ней как бы дыру
[55], которую вода тотчас же так бурно наполняет, «что это скорее следует называть дрожью (tremore), содроганием, чем движением». Волна есть молекулярное движение, которое распространяется от одного круга к другому, постепенно ослабляясь: она, как морская волна, результат толчка, отраженного водой, которую она волнует, не перемещая ее. Чтобы убедиться в этом, «киньте соломинку в круги волны и наблюдайте, как она беспрерывно качается, но не переменяя своего места. То же самое бывает с водою волн». Волны, вздувающие реку, не изменяют ее течения; вода двигается по направлению, которое противоположно бороздящему ее волнению.
Если одновременно, хорошо рассчитав расстояния, бросить два камешка в спокойную воду, то образуются две системы концентрических кругов, взаимно пересекающихся: «Я спрашиваю: когда один круг, расширяясь, встречается с соответствующим ему кругом, то входит ли он в его волны, пересекая их, или в точках соприкосновения толчки отражаются под прямым углом. Questo и bellissimo quesito e sottile!» Леонардо решает эту остроумную задачу и доказывает, что волны пересекаются, проходя друг через друга. «Если ты одновременно бросишь два камешка на некотором расстоянии один от другого в обширную и спокойную водяную площадь, то увидишь, что вокруг обоих мест, куда упали камни, образуются две различные системы кругов, которые, увеличиваясь, начнут встречаться и пересекать друг друга: круги каждой системы перерезывают друг друга, сохраняя своим центром места, куда ударили камни». Закон волнообразного движения сводится таким образом к следующей формуле: волны перекрещиваются, не разрушаясь и не сливаясь.
