В первую очередь, следовательно, если провести AV, пересекающую дугу BHD в X, а сторону DC в Z, я желаю, чтобы какой-нибудь аналитик, если может, дал причину, почему прямые линии TE и TC должны пересекать дугу BD, одна в Y, другая в X, так чтобы сделать дугу BY равной дуге YX; или если они не равны, чтобы он определил их разность.
Во-вторых, если на стороне DA взять прямую линию Da, равную DZ, и провести Va; почему Va и VB должны быть равны; или если они не равны, какова разность.
В-третьих, проведя Zb параллельно и равно стороне CB, пересекающую дугу BHD в c, и проведя прямую линию Ac и продолжив ее до BV в d; почему Ad должно быть равно и параллельно прямой линии aV, и, следовательно, равно также дуге BD.
В-четвертых, проведя eK, синус дуги BK, и взяв (на продолжении eA) ef, равное диагонали AC, и соединив fC; почему fC должно проходить через a (каковая точка будучи дана, длина дуги BHD также дана) и c; и почему fe и fc должны быть равны; или если нет, почему неравны.
В-пятых, проведя fZ, я желаю, чтобы он показал, почему оно равно BV или дуге BD; или если они не равны, какова их разность.
В-шестых, допуская, что fZ равно дуге BD, я желаю, чтобы он определил, лежит ли оно все вне дуги BCA, или пересекает ее, или касается ее, и в какой точке.
В-седьмых, по завершении полукруга BDg, почему проведенная и продолженная gI должна проходить через X, каковой точкой X определяется длина дуги BD. И тот же gI, будучи еще далее продолжен до DC в h, почему Ad, которое равно дуге BD, должно проходить через эту точку h.
В-восьмых, на центре квадрата ABCD, который пусть будет k, проведя дугу квадранта EiL, пересекающую продолженное eK в i, почему проведенная прямая линия iX должна быть параллельна стороне CD.
В-девятых, на сторонах BA и BC взяв gl и Bm, по отдельности равные половине BV или дуге BH, и проведя mn параллельно и равно стороне BA, пересекающую дугу BD в o, почему прямая линия, которая соединяет Vl, должна проходить через точку o.
В-десятых, я хотел бы знать от него, почему прямая линия, которая соединяет aH, должна быть равна Bm; или если нет, насколько она отличается от него.
Аналитик, который может решить эти задачи, не зная сначала длины дуги BD или не используя никакого другого известного метода, кроме того, который идет путем постоянной бисекции угла, или почерпнут из рассмотрения природы изгиба, сделает больше, чем способна выполнить обычная геометрия. Но если измерение круга нельзя найти никаким другим методом, тогда я либо нашел его, либо его вовсе нельзя найти.
Из известной длины дуги квадранта и из пропорционального деления дуги и касательной BC может быть выведено сечение угла в любой заданной пропорции; как также квадратура круга, квадратура заданного сектора и многие подобные пропозиции, которые здесь нет необходимости доказывать. Я, поэтому, лишь представлю прямую линию, равную спирали Архимеда, и на этом закончу это размышление.
The equation of the spiral of Archimedes with a strait line.
5. Длина периметра круга будучи найдена, найдена также та прямая линия, которая касается спирали в конце ее первого оборота. Ибо на центре A (на рис. 6) пусть будет описан круг BCDE; и в нем пусть будет проведена спираль Архимеда AFGHB, начинающаяся в A и заканчивающаяся в B. Через центр A пусть будет проведена прямая линия CE, пересекающая диаметр BD под прямыми углами; и пусть она будет продолжена до I, так что AI будет равно периметру BCDEB. Поэтому проведенная IB будет касаться спирали AFGHB в B; что доказано Архимедом в его книге «О спиралях».
А для прямой линии, равной данной спирали AFGHB, ее можно найти так.
Пусть прямая линия AI, которая равна периметру BCDE, будет бисектирована в K; и, взяв KL, равное радиусу AB, пусть будет завершен прямоугольник IL. Пусть ML будет пониматься как ось, а KL — как основание параболы, и пусть MK будет ее кривой линией. Теперь, если представить, что точка M движется под воздействием двух движителей, один из IM к KL со скоростью, возрастающей постоянно в той же пропорции со временем, другой из ML к IK равномерно, так что оба эти движения начинаются вместе в M и заканчиваются в K; Галилей доказал, что таким движением точки M будет описана кривая линия параболы. Снова, если представить, что точка A движется равномерно по прямой линии AB и в то же время переносится вокруг центра A круговым движением всех точек между A и B; Архимед доказал, что таким движением будет описана спиральная линия. И видя, что круги всех этих движений концентричны в A; и внутренний круг всегда меньше внешнего в пропорции времен, в которые AB проходится равномерным движением; скорость также кругового движения точки A будет постоянно возрастать пропорционально временам. И до сих пор порождения параболической линии MK и спиральной линии AFGHB подобны. Но равномерное движение в AB, совпадающее с круговым движением в периметрах всех концентрических кругов, описывает тот круг, чей центр есть A, а периметр — BCDE; и, следовательно, этот круг есть (согласно следствию ст. 1, гл. XVI) совокупность всех скоростей вместе взятых точки A, пока она описывает спираль AFGHB. Также прямоугольник IKLM есть совокупность всех скоростей вместе взятых точки M, пока она описывает кривую линию MK. И, следовательно, вся скорость, с которой описывается параболическая линия MK, относится ко всей скорости, с которой описывается спиральная линия AFGHB в то же время, как прямоугольник IKLM к кругу BCDE, то есть к треугольнику AIB. Но поскольку AI бисектировано в K, а прямые линии IM и AB равны, поэтому прямоугольник IKLM и треугольник AIB также равны. Посему спиральная линия AFGHB и параболическая линия MK, будучи описаны с равной скоростью и в равные времена, равны друг другу. Теперь, в первой статье гл. XVIII, найдена прямая линия, равная любой параболической линии. Посему также найдена прямая линия, равная данной спиральной линии первого оборота, описанной Архимедом; что и требовалось сделать.
Of the analysis of geometricians by the powers of lines.
6. В шестой главе, которая о методе, то, о чем я должен был там сказать об аналитике геометров, я счел уместным отложить, потому что я не мог бы быть там понят, так как не назвал тогда даже линий, поверхностей, тел, равных и неравных и т.д. Посему я изложу в этом месте свои мысли относительно этого.
Анализ есть непрерывное рассуждение от определений терминов пропозиции, которую мы предполагаем истинной, и снова от определений терминов этих определений, и так далее, пока мы не придем к некоторым известным вещам, композиция которых есть доказательство истинности или ложности первого предположения; и эта композиция или доказательство есть то, что мы называем синтезом. Analytica, следовательно, есть то искусство, посредством которого наш разум переходит от чего-то предполагаемого к принципам, то есть к первичным пропозициям, или к таким, которые известны из них, пока у нас не будет столько известных пропозиций, сколько достаточно для доказательства истинности или ложности предполагаемой вещи. Synthetica есть само искусство доказательства. Синтез, следовательно, и анализ различаются ничем, кроме как движением вперед или назад; и Logistica охватывает и то, и другое. Так что в анализе или синтезе любого вопроса, то есть любой задачи, термины всех пропозиций должны быть обратимыми; или если они сформулированы гипотетически, истинность следствия должна не только вытекать из истинности его антецедента, но, напротив, истинность антецедента должна необходимо выводиться из истинности следствия. Ибо иначе, когда путем разрешения мы приходим к принципам, мы не можем путем композиции вернуться прямо назад к искомой вещи. Ибо те термины, которые являются первыми в анализе, будут последними в синтезе; как, например, когда при разрешении мы говорим: эти два прямоугольника равны, и поэтому их стороны обратно пропорциональны, мы должны необходимо при композиции сказать: стороны этих прямоугольников обратно пропорциональны, и поэтому сами прямоугольники равны; чего мы не могли бы сказать, если бы «прямоугольники имеют стороны обратно пропорциональные» и «прямоугольники равны» не были терминами обратимыми.
Теперь в каждом анализе то, что ищется, есть пропорция двух величин; посредством которой пропорции, будучи описана фигура, искомая величина может быть представлена чувствам. И эта экспозиция есть конец и решение вопроса, или построение задачи.
И видя, что анализ есть рассуждение от чего-то предполагаемого, пока мы не придем к принципам, то есть к определениям или теоремам, ранее известным; и видя, что то же рассуждение стремится в последнем месте к некоторому уравнению, мы можем, следовательно, не делать конца разрешения, пока не придем наконец к самим причинам равенства и неравенства, или к теоремам, ранее доказанным из этих причин; и так иметь достаточное число тех теорем для доказательства искомой вещи.
И видя также, что конец аналитики есть либо построение такой задачи, которая возможна, либо обнаружение невозможности оной; когда бы задача ни могла быть решена, аналитик не должен останавливаться, пока не придет к тем вещам, которые содержат эффективную причину того, относительно чего он должен сделать построение. Но он должен по необходимости остановиться, когда придет к первичным пропозициям; и это есть определения. Эти определения, следовательно, должны содержать эффективную причину его построения; я говорю его построения, а не заключения, которое он доказывает; ибо причина заключения содержится в предпосланных пропозициях; то есть истинность пропозиции, которую он доказывает, выводится из пропозиций, которые доказывают оную. Но причина его построения — в самих вещах и состоит в движении или в стечении движений. Посему те пропозиции, в которых заканчивается анализ, суть определения, но такие, которые означают, каким образом происходит построение или порождение вещи. Ибо иначе, когда он пойдет назад путем синтеза к доказательству своей задачи, он не придет ни к какому доказательству вовсе; не будучи никакого истинного доказательства, кроме такого, которое является научным; и никакое доказательство не является научным, кроме того, которое исходит из знания причин, из которых выведено построение задачи. Чтобы собрать, следовательно, то, что было сказано, в немногих словах: АНАЛИЗ есть рассуждение от предполагаемого построения или порождения вещи к эффективной причине или коэффициентам причин того, что построено или порождено. А СИНТЕЗ есть рассуждение от первых причин построения, продолженное через все средние причины, пока мы не придем к самой вещи, которая построена или порождена.
Но поскольку существует много средств, которыми одна и та же вещь может быть порождена или одна и та же задача построена, поэтому ни все геометры, ни один и тот же геометр не используют всегда один и тот же метод. Ибо, если к некоторой данной величине требуется построить другую величину, равную ей, могут быть такие, которые будут спрашивать, нельзя ли это сделать посредством некоторого движения. Ибо существуют величины, равенство и неравенство которых могут быть аргументированы из движения и времени, так же как из конгруэнтности; и существует движение, посредством которого две величины, будь то линии или поверхности, хотя одна из них кривая, а другая прямая, могут быть сделаны конгруэнтными или совпадающими. И этот метод Архимед использовал в своей книге «О спиралях». Также равенство или неравенство двух величин может быть найдено и доказано из рассмотрения веса, как тот же Архимед делал в своей квадратуре параболы. Кроме того, равенство и неравенство часто обнаруживаются путем деления двух величин на части, которые рассматриваются как неделимые; как Кавальери Бонавентура делал в наше время, и Архимед часто. Наконец, то же самое выполняется путем рассмотрения степеней линий или корней этих степеней, и путем умножения, деления, сложения и вычитания, а также путем извлечения корней этих степеней, или путем нахождения, где заканчиваются прямые линии той же пропорции. Например, когда любое число прямых линий, сколько бы их ни было, проведено из прямой линии и все проходят через одну и ту же точку, посмотрите, какую пропорцию они имеют, и если их части, продолженные от точки, сохраняют везде ту же пропорцию, они все закончатся в прямой линии. И то же самое происходит, если точка взята между двумя кругами. Так что места всех их точек окончания образуют либо прямые линии, либо окружности кругов и называются плоскими местами. Так же, когда прямые параллельные линии приложены к одной прямой линии, если части прямой линии, к которой они приложены, относятся друг к другу в пропорции, дубликатной пропорции смежных приложенных линий, они все закончатся в коническом сечении; которое сечение, будучи местом их окончания, называется твердым местом, потому что оно служит для нахождения величины любого уравнения, которое состоит из трех измерений. Существует, следовательно, три способа нахождения причины равенства или неравенства между двумя данными величинами; а именно: во-первых, путем вычисления движений; ибо равным движением и равным временем описываются равные пространства; и взвешивание есть движение. Во-вторых, неделимыми: потому что все части вместе взятые равны целому. И в-третьих, степенями: ибо когда они равны, их корни также равны; и, напротив, степени равны, когда их корни равны. Но если вопрос сильно усложнен, не может быть ни одним из этих способов установлено верное правило, с предположения о какой из неизвестных величин анализ может лучше всего начаться; ни из разнообразия уравнений, которые поначалу появляются, какое нам лучше выбрать; но успех будет зависеть от ловкости, от ранее приобретенной науки и зачастую от удачи.
Ибо никто никогда не может быть хорошим аналитиком, не будучи сначала хорошим геометром; и правила анализа не делают геометра, как делает синтез; который начинается с самых элементов и продолжается путем логического использования оных. Ибо истинное обучение геометрии — путем синтеза, согласно методу Евклида; и тот, кто имеет Евклида своим учителем, может быть геометром без Виета, хотя Виет был достойнейшим геометром; но тот, кто имеет Виета своим учителем, не так, без Евклида.
Что же касается той части анализа, которая работает с помощью степеней, то, хотя некоторые геометры и не считают ее главным способом решения всех задач, она не имеет большого охвата, поскольку вся содержится в учении о прямоугольниках и прямоугольных телах. Так что, хотя они и приходят к уравнению, определяющему искомую величину, иногда они не могут с помощью искусства представить эту величину на плоскости, а лишь в некотором коническом сечении; то есть, как говорят геометры, не геометрически, а механически. Такие задачи они называют солидными; а когда они не могут представить искомую величину с помощью конического сечения, они называют ее линейной задачей. И поэтому в величинах углов и дуг кругов нет никакого применения аналитике, которая оперирует степенями; так что древние объявляли невозможным представить на плоскости деление углов, за исключением бисекции и бисекции разделенных частей, иначе как механически. Ибо Папп (перед 31-й пропозицией своего четвертого книги), различая и определяя различные виды задач, говорит, что «одни являются плоскими, другие солидными, а третьи линейными. Те, следовательно, которые могут быть решены с помощью прямых линий и окружностей кругов (то есть которые могут быть описаны с помощью линейки и циркуля без какого-либо другого инструмента), справедливо называются плоскими; ибо линии, с помощью которых находятся такие задачи, имеют свое порождение на плоскости. Но те, которые решаются с помощью использования одного или нескольких конических сечений при их построении, называются солидными, потому что их построение не может быть выполнено без использования поверхности твердых тел, а именно конусов. Остается третий вид, который называется линейным, потому что в их построении используются другие линии, помимо уже упомянутых, и т. д.». И немного далее он говорит: «К этому виду относятся спиральные линии, квадратрисы, конхоиды и циссоиды. И геометры считают немалой ошибкой, когда для нахождения плоской задачи кто-либо использует конические сечения или новые линии». Теперь он причисляет трисекцию угла к солидным задачам, а квинтусекцию — к линейным. Но что же! Следует ли винить древних геометров, которые использовали квадратрису для нахождения прямой линии, равной дуге круга? И сам Папп, был ли он неправ, когда нашел трисекцию угла с помощью гиперболы? Или я неправ, полагая, что нашел построение обеих этих задач только с помощью линейки и циркуля? Ни они, ни я. Ибо древние использовали этот анализ, который оперирует степенями; и у них считалось ошибкой делать то с помощью более отдаленной степени, что могло быть сделано с помощью более близкой; поскольку это было аргументом того, что они недостаточно понимали природу самой вещи.
Сила этого вида анализа состоит в изменении, повороте и перебрасывании прямоугольников и аналогизмов; и мастерство аналитиков — это чистая логика, с помощью которой они способны методично находить все, что скрыто либо в субъекте, либо в предикате искомого заключения. Но это не относится собственно к алгебре или аналитике специозной, символической или коссической, которые являются, если можно так выразиться, брахиграфией аналитики и искусством не обучения или изучения геометрии, а краткой и быстрой регистрации открытий геометров. Ибо, хотя легко рассуждать с помощью символов об очень отдаленных пропозициях, я не знаю, заслуживает ли такое рассуждение того, чтобы считаться очень полезным, когда оно ведется без каких-либо идей о самих вещах.
ГЛ. XX. О трансляции. Рис. 1-2
ГЛ. XX. О трансляции. Рис. 3
ГЛ. XX. О трансляции. Рис. 4
ГЛ. XX. О трансляции. Рис. 5-6
ГЛАВА XXI. О КРУГОВОМ ДВИЖЕНИИ.
1. При простом движении каждая прямая линия, взятая в движущемся теле, переносится так, что она всегда параллельна тем местам, в которых она находилась ранее. — 2. Если круговое движение совершается вокруг покоящегося центра и в этом круге имеется эпицикл, обращение которого совершается в обратную сторону таким образом, что за равные времена он описывает равные углы, то каждая прямая линия, взятая в этом эпицикле, будет переноситься так, что она всегда будет параллельна тем местам, в которых она находилась ранее. — 3. Свойства простого движения. — 4. Если жидкость движется простым круговым движением, все точки, взятые в ней, будут описывать свои круги за времена, пропорциональные расстояниям от центра. — 5. Простое движение рассеивает гетерогенные и собирает гомогенные тела. — 6. Если круг, образованный движителем, движущимся простым движением, соизмерим с другим кругом, образованным точкой, которая переносится тем же движителем, то все точки обоих кругов в какое-то время вернутся в то же положение. — 7. Если сфера совершает простое движение, ее движение будет тем сильнее рассеивать гетерогенные тела, чем дальше оно от полюсов. — 8. Если простое круговое движение жидкого тела затруднено телом, которое не является жидким, жидкое тело будет распространяться по поверхности этого тела. — 9. Круговое движение вокруг фиксированного центра отбрасывает по касательной те вещи, которые лежат на окружности и не прилипают к ней. — 10. Вещи, которые движутся простым круговым движением, порождают простое круговое движение. — 11. Если то, что так движется, имеет одну сторону твердую, а другую жидкую, его движение не будет идеально круговым.