Бельский А.М. «Artis magnae artilleriae» Казимира Семеновича

Почти 350 лет назад в Амстердаме в известной типографии Иоганна Янсона была напечатана книга, оказавшая существенное влияние на развитие науки и техники середины XVII-XVIII вв. Автором ее был наш соотечественник Казимир Семенович. Более века эта книга была самой авторитетной в Европе научной работой по артиллерии и пиротехнике и широко использовалась в качестве учебника.

Книга «Великое искусство артиллерии» была написана на международном языке науки того времени – латинском. Ееполноеназвание: «Artis magnae artilleriae pars prima. Studia et Opera Casimiri Siemienowicz, Equitis Lithua-ni olim Artilleriae Regni Poloniae Propraefecti, apud Joan-nem Janssonium, Anno MDCL».

К сожалению, сам автор книги и его труды были основательно забыты на родине; публикуя данную статью в преддверии 350-летнего юбилея книги, хотелось бы еще раз обратить внимание научной и педагогической общественности республики на необходимость дальнейшего изучения и широкой популяризации трудов нашего знаменитого соотечественника.

Автор

Документальных свидетельств о жизни Казимира Семеновича сохранилось очень мало. К настоящему времени биографы располагают только выявленными в архивах Речи Посполитой документами, характеризующими службу Семеновича в артиллерии Царства Польского в течение примерно двух лет. Кроме того, некоторые сведения о личности автора содержатся в самой книге. Место рождения Семеновича до сих пор точно не установлено. О его происхождении мы узнаем из титульного листа книги, где указано, что автор «eguitisLithuani», т.е. дворянин Великого княжества Литовского. Известно несколько родов Семеновичей княжества, однако гербы ни одного из них не совпадают с гербом «Ostoja», приведенном на титульном листе книги.

Не известно также время рождения Семеновича. Исходя из того, что книга, содержащая огромный экспериментальный материал, была написана им в 40-х гг. и издана в 1650 г., а к этому времени автор занимал высокую должность в артиллерийских войсках Речи Посполитой, можно предположить, что к моменту выхода книги автор был уже не очень молод. Скорее всего, родился Семенович около 1600 г.

Было бы очень интересно выяснить, где учился Семенович, приобретя энциклопедические знания. Сам он в предисловии к книге пишет только, что «... изучил много искусств, как свободных, так и механических, которые или являются вспомогательными в этом великом искусстве (артиллерии), или его украшают. В отряд свободных наук я зачисляю арифметику, геометрию с ее частями, механику, т.е. статику, гидравлику, пневматику, гражданскую и военную архитектуру, т.е. фортификацию, графику, оптику и тактику. Я приобрел также определенные сведения из физики и химии... К ним я присоединил важнейшие ремесла, как изобразительное искусство, скульптура, граверное и литейное искусство». Вероятнее всего, Семенович некоторое время учился в Виленском университете, старейшем и единственном высшем учебном заведении на территории Великого княжества XVIIв. В архивах университета сохранилась запись о присуждении степени магистра свободных искусств некоему Симоновичу, ученику профессора Освальда Крюгера, который был профессором математики в 1632 г. и 1634-1648 гг. и занимался, в частности, вопросами баллистики и артиллерийского искусства.

Начиная с 1634 г. жизненный путь Семеновича можно проследить по сохранившимся документальным свидетельствам. Был послан для совершенствования в артиллерийском искусстве за границу, в Голландию. Много путешествовал по Голландии, принимал участие в войне Голландии с Испанией. Возвратившись на родину, участвовал в битве с татарами под Охматовом (1644). В 1646-1649 гг. был комендантом варшавского цехгауза, инженером коронной артиллерии (1646), генерал-лейтенантом артиллерии (1648). Уйдя в отставку в 1649 г. уехал в Голландию, где и закончил работу над книгой. Последним известным документальным свидетельством жизни Семеновича является датируемое 1651 г. посвящение графу Нассаускому и к французскому изданию книги.

Вышедшая из печати книга представляет собой только первый том его труда; второй том «уже готов и скоро выйдет из печати», – пишет Семенович в предисловии к первому тому. Неизвестна судьба рукописи второго тома и почему она не была напечатана. Связано ли это с отсутствием средств у автора, или же с его смертью? Умер ли он, погиб ли при проведении опытов со взрывчатыми веществами, или же, как предполагает известный историк космонавтики А.Штернфельд, был убит ремесленниками-пиротехниками за разглашение в своей книге секретов ремесла? Все это до сих пор остается неизвестным.

Книга

Кратко рассмотрим содержание знаменитой книги. В нее входит 304 стр. текста infolio (30½ х 20 см) и 206 прекрасно выполненных рисунков, сведенных в 22 таблицы. Основной текст разбит на 5 глав (книг), фронтиспис выполнен самим автором (гравюра на меди).

Первая глава «Об артиллерийской линейке» носит вспомогательный по отношению к основной книге характер. В 13 разделах излагается все, что относится к методам определения калибра пушек, радиусов и веса ядер. Семенович демонстрирует здесь блестящую математическую эрудицию, цитируя почти всех более или менее известных древних и современных ему математиков. Рассматривая задачу определения радиуса ядра по его массе, которая сводится к извлечению кубического корня из заданного числа, он отмечает, что она не решена пока с помощью циркуля и линейки и приводит несколько приближенных арифметических и геометрических способов решения. Для сравнения веса ядер одинакового размера из разных материалов приводится таблица относительных весов ядер из 19 различных материалов (вес ядра золота принят за 100), т.е., по сути дела, таблица удельных весов. Большая часть данных взята из книги французского ученого-францисканца М.Мерсенна «Гидравлика» (1644), однако Семенович отмечает, что результаты для серы и липового дерева им получены из собственных измерений. В этой же главе приводятся многочисленные меры веса, длины, площади и объемы разных стран и народов, как древних, так и современных. Любопытно и приятно, читая о мерах древнегреческих, древнеримских, французских, голландских и др., вдруг встретить «берковец – вес, используемый московитами и жителями Белой Руси (RusiaeAlbaeincolis)». Вторая глава «О средствах и материалах, используемых обычно в пиротехнике» содержит 32 раздела. Здесь детально описываются различные способы получения и очистки составных частей пороха: селитры, серы и угля. Основным содержанием этой главы является химия и технология изготовления черного пороха – единственного известного в то время взрывчатого материала. В последних разделах рассмотрены некоторые примыкающие к основной теме вопросы изготовления горючих жидкостей, фитилей, пакли и т.п.; способы хранения пороха и даже наиболее употребительные рецепты лечения ожогов, полученных при неосторожном обращении с порохом и горючими материалами.

Третья глава «О ракетах» представляет наибольший интерес для историков науки и техники. Ввиду этого мы несколько позже рассмотрим детальнее ее содержание отдельно.

Четвертая глава «О ядрах» состоит их двух частей, в первой из которых рассмотрены ядра, используемые в пиротехнических целях для оформления фейерверков, а во второй – военное применение ядер. Содержание этой главы представляет особый интерес для выяснения естественно-научных взглядов Семеновича, так как, не ограничиваясь описанием результатов своих экспериментов по зависимости дальности полета ядра от длины ствола пушки, ее калибра, количества пороха и т.д., Семенович пытается дать им рациональное объяснение. На некоторых из этих объяснений мы остановимся ниже.

Завершает книгу пятая глава с длинным названием «О различных машинах, снаряжении, снарядах и пиротехническом оборудовании как для развлечения, так и для серьезных, т.е. военных, целей». В первой части этой главы приводятся рекомендации по пиротехническому оформлению различных торжеств (коронаций, побед, свадеб, рождений и т.п.). Автор еще раз проявляет обширную эрудицию в области классической греческой и римской литературы, цитируя описание таких празднеств у древних авторов, приводя аллегории греческих и римских богов и их истолкование. Не забывает Семенович и о праздничном оформлении народных гуляний на родине, ведь «везде в Польше, Литве, на Руси свято придерживаются обычая собираться в ночь перед рождеством святого Иоанна Крестителя... на улицах городов и лугах и устраивать веселые танцы и пляски перед кострами».

Во второй части этой главы рассматриваются способы изготовления различных взрывающихся и зажигательных предметов для военных целей: взрывающиеся горшки, жбаны, чаши, бутылки; венки и гирлянды, которые набрасываются на плечи осаждающих и взрываются; огненные столбы, обручи, шары, бочки, копья, стрелы и т.п.

У истоков опытного естествознания

XVIIвек принято называть «веком опытной науки». Широкое развитие экспериментальных исследований, особенно в области механики и физики, было обусловлено наряду с другими обстоятельствами и тем, что к этому времени возникло серьезное противоречие между успехами прикладной механики и техники и отставанием их теоретического осмысления. Конкретное разрешение этого противоречия неизбежно должно было идти путем научного обобщения результатов технического опыта с помощью как экспериментальных, так и теоретических исследований.

Путь изучения экспериментальных исследований был, в принципе, ясен: разработка и усовершенствование методов измерения, создание новых измерительных приборов, проведение тщательных измерений. Иначе обстоит дело с теорией. Ученые XVIIв. (особенно его первой половины) выдвигали огромное количество гипотез adhoc, однако совершенно не располагали каким-либо методом построения количественных теорий. Чисто качественные гипотезы, правдоподобные, красочные и остроумные, не могли служить прочной базой для интерпретации экспериментальных данных.

Все эти трудности и противоречия становления опытного естествознания проявились и в книге Семеновича. Здесь ясно видны традиции, связывающие автора со Средневековьем, но еще отчетливее в нем проступают черты ученого Нового времени. Тщательный в экспериментах, в теории он допускал весьма произвольные суждения, мало отличаясь в этом отношении от своих предшественников. Тем не менее именно тщательность в проведении опытов и наблюдательность Семеновича позволили ему иногда предугадывать истинные механические закономерности. Его предшественники в пиротехнике и артиллерии редко прибегали к математическим вычислениям, физическому истолкованию явлений. Семенович же в своей книге поставил цель доказать, что искусство артиллерии основывается не только на ловкости рук, но и на научных основах.

Чтобы можно было представить, какую огромную работу проделал Семенович для превращения артиллерийского искусства в науку, достаточно отметить, что в книге цитируется более 200 древних и современных авторов. Среди них, например, работа «Новая стереометрия винных бочек», заложившая основы интегрального исчисления. Ссылки на работы М.Мерсенна 1644 г. и П.Гассенди 1647 г. показывают, что Семенович внимательно следил за развитием научных исследований. О своих же собратьях по ремеслу он пишет: «... эти люди открещиваются от теории и принципов божественной математики и считают позором для работающего пиротехника использование для доказательства и понимания правил своего искусства теорий Архимеда, Евклида и других знаменитых ученых».

Одним из наиболее дискуссионных вопросов механики XVIIв. был вопрос о причинах движения брошенного тела. В решении его Семенович примыкает здесь к линии развития, ведущей свое начало от «теории импетуса» средневекового схоласта Жана Буридана (XIVв.). Импетусом Буридан называет некую силу, которая исходит от движущего и «запечатлевается» в движимом теле (его нельзя отождествлять с каким-либо современным понятием, но в некоторых случаях он эквивалентен импульсу). Вот что пишет сам Семенович: «...если судить по телам, насильственно выброшенным..., то становится очевидным, что виновником движения ядер ... является единственно только мгновенный натиск, берущий начало в движущей силе, ведь для движения достаточно импульса от движущей силы, оставшегося в толкнутом теле».

Как известно, развитие механики пошло по несколько иному пути – вместо ответа на вопрос: «почему движется тело?» современная наука постулирует наличие движения (инерция тела, Галилей) и отвечает на вопрос: «как, по какому закону движется тело?».

Гораздо больше успехов достигает Семенович там, где его выводы базируются не на общефилософских рассуждениях, а на теоретической интерпретации полученных им опытных данных. В частности, исходя из своих опытов по стрельбе из пушки двумя ядрами, он приходит к правильным законам неупругого удара тел. Интересно отметить, что в 1644 г. в Амстердаме вышли из печати «Начала философии» Р.Декарта, где были сформулированы законы упругого соударения, оказавшиеся неверными. Свои выводы Семенович основывает на принципе, что «...никакое движение не исчезает, и только с одного предмета переходит на второй».

Закончим этот раздел опять же словами Семеновича: «Не напрасно ли я тружусь, когда осмеливаюсь тайные силы природы взвешивать на слишком точных весах и пытаюсь выразить словами то, что недоступно разуму смертного? ...Однако некоторым очень нравится непрестанная жажда знаний, с помощью которой исследуются тайны природы, так как гораздо больший почет приносит познание вещей методом причин и следствий, нежели... прозябание в безделии и лени...»

Ракеты

Особое внимание историков науки и техники привлекает третья, небольшая по объему глава книги Семеновича, носящая название «О ракетах». Основная часть ее посвящена описанию конструкций и способов изготовления нескольких десятков типов пороховых ракет. Здесь и ракеты, взлетающие с боковым шестом в качестве стабилизатора, ракеты с хвостовыми стабилизаторами-крыльями, ракеты, запускающиеся со специальных станков, ракеты, бегающие по воде, и т.д. Особый интерес привлекают составные ракеты (связки ракет) и многоступенчатые ракеты – далекие предки современных мощных космических ракет.

Многие из описанных Семеновичем ракет были известны ему из литературных источников, многие впервые предложены им, в том числе многоступенчатые. И, следовательно, длительный спор о том, изобрел ли многоступенчатую ракету К.Э.Циолковский, или же бельгийский инженер А.Бинг (взявший патент на многоступенчатую ракету в 1911 г.), или же американский ученый Р.Годдард (патент 1914 г.), решается несколько неожиданно – конструкцию многоступенчатой ракеты впервые описал в своей книге в 1650 г. войсковой инженер Казимир Семенович.

Еще одним существенным отличием главы о ракетах от имевшихся в то время руководств по пиротехнике является полное без всяких секретов и недомолвок описание методов изготовления ракет и пороховых смесей к ним, ибо, как пишет Семенович, «если приблизить к горящей лампаде тысячи не зажженных, чтобы они от нее воспламенились, то она не потеряет от своего масла и пламени...». Отметим, что не только в этой главе, но и на протяжении всей книги Семенович страстно выступает против существовавшей практики засекречивания ремесленниками своих знаний.

К конструированию ракет Семенович подходит так же, как и к другим задачам, – не как ремесленник, а как ученый-естествоиспытатель. Многочисленные эксперименты привели его к выводу о том, что форма внешнего контура ракеты существенно влияет на устойчивость и дальность ее полета. Результатом этих опытов было введение нового параметра, определяющего аэродинамические свойства ракеты – отношение ее диаметра к длине.

Определив экспериментально оптимальный диаметр ракеты при заданной длине и приведя таблицу длин ракет заданного диаметра, которую «... мне подсказали не только искусство и спекулятивная теория, сколько практика и огромные денежные затраты», Семенович отмечает, что «в писаниях старых авторов мы бы напрасно искали указанную выше пропорцию, так как все, сколько только их можно было найти (а мы держали в руках писания о пиротехнике 25 авторов), сильно отличаются друг от друга; от всех их до результатов наших исследований, как до неба».

Завершают главу о ракетах рекомендации по конструированию, представляющие собой резюме опытов и не потерявшие своего значения до нашего времени (для пороховых ракет, по крайней мере). И снова обращает на себя внимание экспериментальное мастерство и наблюдательность автора. Ведь, например, сформулированная в п. 14 рекомендация, предупреждающая кувыркание ракеты в воздухе, в неявном виде содержит закон сохранения импульса. Можно только догадываться, сколько запусков ракет, терпения и внимательности потребовало от него установление связи между кувырканием и расположением сопла ракеты. В п. 19 отмечается зависимость сопротивления воздуха от формы внешнего контура ракеты; напомним, что вопросы движения тел в средах, оказывающих сопротивление движению, начали систематически изучаться только с конца XVIIв.

Судьба книги

Книга Семеновича была оценена по достоинству сразу же с момента появления ее из печати. Читателя привлекал прозрачный стиль изложения (с минимумом схоластики), опора на эксперимент, отсутствие секретов; поэтому вполне естественно, что она долгое время использовалась в качестве учебника для артиллеристов и пиротехников. Очень быстро она приобрела европейскую известность и появились переводы на основные европейские языки. Уже в 1651 г. она была переведена на французский язык, в 1676 г. – на немецкий, в 1729 г. – на английский. Возможно, существовал и перевод на голландский язык (на чем настаивают некоторые историки), однако пока не удалось обнаружить убедительных доказательств этого. В 1963 г. был опубликован перевод на польский язык (с параллельным латинским текстом).

В России книга Семеновича стала известна несколько позже. Не вдаваясь в детали истории развития артиллерии и пиротехнического искусства в Московском государстве XVIIв., отметим только, что достижения ученых Европы начали постепенно проникать в Россию с конца XVIIв. Это проникновение особенно усилилось при Петре I, который и сам имел большую личную библиотеку по артиллерийскому искусству. Был в этой библиотеке и немецкий перевод книги Семеновича. Кроме того, по его приказу было переведено на русский язык большое число книг; среди них заслуживает внимания перевод книги Г.А. Беклера «Краткая архитектура воинская». Разделы этой книги, касавшиеся изготовления и применения ракет, не были оригинальными, о чем пишет сам автор «...хотя о разделении и изображении ракетных станов разные старые и новые огнестрельные художники много писали, однако же в том один с одним не сходится и здесь их мнения нарошно пройдены и пропущены суть... мы же хощем здесь токмо и едино высокоискуснаго и избраннаго литовского шляхтича именем Казимира Семеновича новое изыскание и доброе основание о изображениях и разделениях ракетных станов (которые аз с латинского языка на немецкий охотникам для угождения перевел) купно с иными хитростными огнями, последывать которое сице описано». Конечно, перевод книги Беклера был доступен лишь узкому кругу лиц; тем не менее остается фактом, что в этом переводе впервые на русском языке приводится глава о ракетах книги Семеновича.

Влияние книги Семеновича на развитие ракетного дела и артиллерии заслуживает специального исследования. Почти в каждой книге, посвященной этим областям техники, вышедшей во второй половине XVIIв., или в XVIIIв., можно обнаружить сведения, взятые из этой книги, – правда, чаще всего без ссылки на источник. Особенно часто работа Семеновича упоминалась в моменты возрождения интереса к использованию ракет. Один из таких моментов Европа переживала в начале XIXв., второй – с 50-х гг. XXв.

К сожалению, в Советском Союзе труды Казимира Семеновича оказались почти полностью забыты; даже в БСЭ его имя отсутствует. К 300-летию выхода книги (1950), когда почти на всех европейских языках появились материалы, отмечающие это событие, на русском языке, насколько нам известно, ничего не было опубликовано. И хотя, по нынешним временам, вряд ли можно ожидать, что появится перевод на белорусский (или русский) язык книги Семеновича к 350-летию со дня ее выхода, хотелось бы надеяться, что эта примечательная для истории науки и техники дата не пройдет незамеченной.