Физика. Великие открытия: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Вместе с тем еще один друг Ньютона, Пембертон, весьма сомневался в возможности такого события. Аналогичного мнения придерживался и знаменитый Вольтер, получивший информацию от племянницы Ньютона. Чуть позже Карл Гаусс, выдающийся немецкий математик и астроном, писал о пресловутом яблоке: «Я не понимаю, как этот случай мог ускорить или замедлить это открытие». Гаусс считал, что Ньютон нарочно сочинил анекдотическую историю, чтобы отделаться от «докучливого неумного и нахального допросчика». Непонятно, кого он имел в виду, — уж не Стукелея ли?

Вероятно, истинную историю открытия никто уже не восстановит, можно лишь попытаться оценить достоверность тех или иных фактов и их толкований.

Опыты Ньютона по дисперсии света.

Что было несомненно? То, что после окончания колледжа и получения степени бакалавра Ньютон осенью 1665 года уехал из Кембриджа к себе домой в Вулсторп. Причина? Эпидемия чумы, охватившая Англию, — в деревне все-таки меньше шансов заразиться. Сейчас трудно судить, насколько необходима была эта мера с медицинской точки зрения; во всяком случае, она была не лишней. Хотя у Ньютона было, по-видимому, прекрасное здоровье — к старости он сохранил густые волосы, не носил очков и потерял только один зуб, — но кто знает, как сложилась бы история физики, останься Ньютон в городе.

Телескоп Ньютона с призмой полного внутреннего отражения. Вблизи фокуса зеркала agsb помещается призма полного внутреннего отражения gef, которая направляет лучи в окуляр.

Построение огибающей волны по Гюйгенсу. DCEF — сферическая волна с центром А. Каждая точка внутри этой сферы, например точка В, является центром элементарной волны KCL, касающейся DCEF в точке С. Элементарные волны весьма слабые, так что ощущается не эффект каждой волны в отдельности, а лишь их огибающая.

Солнечный проекционный микроскоп, представленный Лондонскому Королевскому обществу в 1740 году.

Что еще было? Был несомненно также сад при доме, а в саду — яблоня, и была осень, и в это время года яблоки, как известно, нередко самопроизвольно падают на землю. Была и привычка у Ньютона гулять в саду и размышлять о волновавших его в тот момент проблемах, он сам не скрывал этого: «Я постоянно держу в уме предмет своего исследования и терпеливо жду, пока первый проблеск мало-помалу обратится в полный и блестящий свет». Правда, если считать, что именно в то время его озарил проблеск нового закона (а мы можем теперь так считать: в 1965 году были опубликованы письма Ньютона, в одном из которых он прямо говорит об этом), то на ожидание «полного блестящего света» понадобилось довольно много времени — целых двадцать лет. Потому что опубликован закон всемирного тяготения был только в 1687 году.

Причем интересно, что и эта публикация была сделана не по инициативе Ньютона, его буквально заставил изложить свои взгляды коллега по Королевскому обществу Эдмунд Галлей, один из самых молодых и одаренных «виртуозов» — так в то время называли людей, «изощрявшихся в науках». Под его давлением Ньютон и начал писать свои знаменитые «Математические начала натуральной философии». Сначала он отправил Галлею сравнительно небольшой трактат «О движении».

Эдмунд Галлей 1656–1742

Галлей, мгновенно оценив всю значимость идей Ньютона, поехал к нему, чтобы убедить изложить их более подробно. При этом он брал на себя все денежные издержки и хлопоты по изданию. На этот раз ему не пришлось особенно уговаривать Ньютона: вероятно, наступил тот редкий момент, когда ученый почувствовал потребность изложить свои взгляды публично. И в течение полутора лет он написал все три книги своих «Начал», которые полностью вышли в свет летом 1687 года. И тогда уже весь мир, а не только члены Королевского общества, мог узнать о том, что две частицы притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Вот, собственно, что было. Во всей цепи этих событий, как видите, для случайности остается не так уж много места, разве что эпидемия чумы. Если бы не она.

Ньютон не уехал бы в Вулсторп, и, как знать, была ли бы в Кембридже у него возможность наблюдать падение яблока, причем в тот момент, когда воображение ученого ждет лишь толчка, чтобы направиться по совершенно новому, неведомому пути. Но если бы сан Ньютон расценивал историю с яблоком как счастливую случайность, нежданно-негаданно натолкнувшую его на выдающееся открытие, если бы он так к этому относился, разве стал бы он ждать двадцать лет, чтобы сообщить миру об этой находке?

Однако он не поспешил оповестить мир о случайном открытии. Лишь в 1673 году, через восемь лет следовательно, он в весьма туманной форме высказал в одном из писем голландскому ученому Христиану Гюйгенсу намек на то, что ему известно нечто, что позволяет вычислить величину взаимного притяжения Земли с Луной и Солнцем. Но намек был столь загадочен, что остался непонятым. Быть может, и впрямь Ньютон имел намерение сказать поболее, но то ли из-за того, что в переписке между «виртуозами» полагалось быть загадочным, то ли просто подозрительность или скрытность сковали его благое намерение, но оно так и осталось неосуществленным. Хотя много лет спустя Ньютон уверял, что о его открытии давно можно было догадаться по письму к Гюйгенсу.

Вспомним далее, как появилась публикация — ее же буквально вытянули из Ньютона. Что это — леность? Желание остаться в тени?

20 июня 1686 года в письме к Галлею по поводу первой книги «Начал» Ньютон намекает — опять намек! — что лишь в прошлом году, то есть в 1685-м, ему удалось получить доказательства того, что закон обратных квадратов справедлив не только в космосе, но и у поверхности Земли. Понадобилось двадцать лет, чтобы первая мысль о тождественности силы притяжения, управляющей движением планет, с силой тяжести на Земле воплотилась в количественный закон. По-видимому, Ньютон не считал для себя удобным публиковать голую идею, не подкрепленную расчетами, а расчеты поначалу не получались. Была даже создана попутно еще одна легенда — о том, что вычисления не сходились из-за того, что Ньютон воспользовался неправильным значением радиуса Земли, а правильное значение было получено через много лет, вот и пришлось ему ждать.

Христиан Гюйгенс 1629–1695

Вообще-то говоря, если уж тщательно разбираться, когда мог быть открыт закон всемирного тяготения — в самом общем виде хотя бы, — то выясняется, что мог он быть открыт по крайней мере еще в III веке до нашей эры, когда впервые было высказано предположение, что приливы и отливы на Земле происходят под влиянием Солнца и Луны. И уж во всяком случае этот закон должен был появиться — если только падающего яблока ему не хватало — в 1596 году, когда Иоганн Кеплер издал труд «Тайна Вселенной», где смело утверждал, что Луна движется вследствие земного притяжения.

Иоганн Кеплер 1571–1630

Но тем не менее закон в его строгом математическом выражении так и не появился, хотя ученые в то время уже имели представление о законе обратных квадратов.

Знал о нем и Роберт Гук, когда в 1666 году докладывал Королевскому обществу об опытах, доказывающих зависимость веса тела от высоты, и когда в 1674 году опубликовал этюд «О движении Земли», где прямо говорит, что «не только Солнце и Луна оказывают влияние на форму и движение Земли, а она, в свою очередь, влияет на их движение, но Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн также влияют своим притяжением на движение Земли…». Однако Гук поначалу, так же как и Ньютон, не решился или, вернее, не догадался распространить действие закона обратных квадратов на рассматриваемые модели и считал, что сила действия увеличивается просто обратно пропорционально расстоянию; лишь в 1680 году он надумал ввести квадрат расстояния, о чем и сообщил в письме Ньютону, но было поздно: Ньютон сам уже сделал это.

Словом, яблоко, даже если и падало, даже если натолкнуло Ньютона на предположение, не сыграло столь большой роли в рождении нового закона, как ему приписывает легенда: согласитесь, за двадцать лет идея могла оформиться в сознании ученого и без его наглядной помощи.

Но даже если предположить, что случай сыграл известную роль в появлении идеи, то последующие за этим двадцать лет ожидания, пока она воплотится в формулу, не дают оснований говорить о легкости такой случайной находки.