Страница 61 из 66
Удивительная ситуация — эфира в природе никто не наблюдал, доказано, что свет — это электромагнитные волны, о чём Гюйгенс даже не подозревал, но именно то, что он почувствовал свет волнами, помогло ему открыть часть истины, ту часть, которая касалась волновых свойств света. Вот почему волновая оптика, восходящая к Гюйгенсу, работает полноценно и в научном механизме ХХI века.
Что же это за огибающая волна, построение которой можно встретить в современных учебниках физики?
Гюйгенс рисует свечу и окружает её целым набором окружностей — каждая точка пламени сообщает движение частицам эфира. Каждая точка пламени создаёт свою собственную волну. А затем идёт цепная реакция — следующая частица эфира, которой достигла волна, становится центром другой волны. Движение идёт от частицы к частице так же, как распространяется пожар.
Такое движение передаётся на огромные расстояния — и на нашей Земле, и от звезды к звезде, и от самой далёкой звезды к Земле.
И происходит это потому, что «бесконечное число волн, исходящих из разных точек светящегося тела, на большом расстоянии от него соединяются только в одну волну».
Так учил Гюйгенс. И эта точка зрения остаётся справедливой по сей день, ибо геометрическое построение Гюйгенса в равной мере применимо к электромагнитным волнам и даже «волнам вероятности», определяющим, где следует ожидать появление квантов света — фотонов в каждом конкретном опыте.
В 1678 году Гюйгенс читает перед Французской академией наук «Трактат о свете». Волновая теория света встречает полное одобрение и поддержку академиков. С их лёгкой руки эта теория становится как бы официальной и вводится во все учебники физики как единственно верная.
Но, как ни удивительно открытие Гюйгенсом волновой сущности света и предчувствие Ньютона корпускулярной его природы, каждый из учёных уловил лишь часть истины.
В другой части ошибались оба. Ньютон хотел объяснить все оптические явления, считая свет частицами, Гюйгенс — считая свет волнами. И лишь изучение ошибок и прозрений двух великих учёных (на что потомки потратили несколько веков) привело обе точки зрения к слиянию. Только XX век пришёл к пониманию истинной природы света, к пониманию того, что свет — это и частицы, и волны одновременно. Оказалось, что Ньютон и Гюйгенс поделили истину пополам… Как две стороны медали, их учения представляют собой одно целое.
Только в нашем веке корпускулярно-волновой подход к природе света помог людям нарисовать более полную (но всё ещё не исчерпывающую!) картину оптических процессов.
Неудивительно, что, познав лишь часть истины, Ньютон и Гюйгенс преуспели лишь в отдельных частных вопросах. Больше проблем поставили, чем решили, не дав — да и не имея в XVII веке возможности дать — единого учения о свете.
День 28 апреля 1686 года стал днём величайшей сенсации в чопорном Королевском научном обществе Англии. Острота сенсации определялась отнюдь не неожиданностью, а, напротив, нетерпеливым, более чем годовым ожиданием манускрипта, в котором британский оракул — Ньютон обещал объяснить законы движения планет.
Интерес к этому событию подогревался и той закулисной борьбой вокруг великого труда, которая не осталась тайной для академиков.
В одну из сред января 1684 года (мы знаем день, но дата не сохранилась) в скромной лондонской кофейне встретились два известных учёных: Роберт Гук, прославившийся работами в области механики и оптики, Кристофор Рен, математик и архитектор, строитель знаменитого собора св. Павла в Лондоне, и третий, ещё молодой Эдмунд Галлей, ставший членом Королевского общества в 22 года. Их беседа коснулась великой загадки движения планет.
Галлей сказал, что в минувшем году ему выпала удивительная удача: он вывел из третьего закона Кеплера, что тяготение между небесными телами убывает так же сильно, как растёт квадрат расстояния между ними. Он хотел также определить формы планетных орбит, но не смог.
Гук хвастливо заявил, что давно знает закон обратных квадратов. И ему ничего не стоит вывести из него и формы орбит. Причём он уверен, это будут эллипсы.
Сэр Кристофор, зная цену этим речам, предложил в качестве приза тому, кто определит форму орбит за два месяца, книгу стоимостью в 40 шиллингов.
Излишне говорить, что приз остался невостребованным. Гук не мог не знать, что планеты движутся по эллипсам. Астрономы давно определили это путём тщательных наблюдений. Но математических познаний Гука не хватило, чтобы это доказать конкретным расчётом.
Величайшей заслугой Галлея было то, что он не успокоился, не счёл застольную беседу завершённой. Он решил обратиться к всеведущему Ньютону. В мае того же года Галлей посетил его в Кембридже. Ньютон сказал, что знает, как доказать эллиптичность орбит, но не может воспроизвести вычислений по памяти. Галлей попросил прислать ему вычисления, и Ньютон обещал.
По-видимому, Ньютон не спешил, ибо, посетив его снова в августе, Галлей уехал без рукописи. Он получил её лишь в ноябре. Это был трактат «О движении», в котором в полном согласии с провозглашёнными Ньютоном принципами построения науки в виде последовательности аксиом и теорем великая задача была решена.
Трактат произвёл на Галлея столь сильное впечатление, что он немедля приехал в Кембридж, чтобы получить разрешение автора на публикацию.
Зная Ньютона, можно угадать его ответ. Он не согласился. Трактат предназначен только для Галлея и не может увидеть свет. Он не завершён. Это лишь решение частной задачи. В черновых студенческих тетрадях Ньютона уже два-двадцатьлет хранятся более общие и более важные результаты.
Никто не знает, к каким аргументам прибегал Галлей и что отвечал ему Ньютон. Известен лишь результат: Ньютон принялся за написание большого труда, в основе которого лежал трактат «О движении». Название труда — «Математические начала натуральной философии» — выдавало желание автора указать натуральной философии (физике) новый путь, отличный от содержавшегося в «Началах философии» Декарта.
Второй победой Галлея было согласие Ньютона представить трактат «О движении» в Королевское общество для закрепления авторского приоритета, но без опубликования. Об этом Галлей с согласия Ньютона сделал заявление 10 декабря 1685 года.
В феврале следующего года копия трактата «О движении» была получена Обществом и запротоколирована. По современной терминологии она была депонирована.
Эта работа была многообещающа — немудрено, что все интересующиеся проблемами мироздания, а они обсуждались тогда не только в учёных собраниях, но и в гостиных, с нетерпением ждали появления всего труда в виде книги.
И наконец… В протоколе заседания Общества записано: «28 апреля 1686 г. д-р Винцент передал манускрипт Ньютона под заглавием «Математические начала натуральной философии», где даётся математическое доказательство гипотезы Коперника в том виде, как она была предложена Кеплером, и все небесные движения объясняются на основании единственного предположения о тяготении к центру Солнца, обратно пропорциональном квадрату расстояния».
Академия наук решила отпечатать труд Ньютона чётким шрифтом и даже оплатить связанные с этим расходы. Но выход книги задерживался как из-за отсутствия средств, так и вследствие претензий Гука. Он претендовал не менее чем на открытие закона квадратичного убывания силы тяжести…
Галлей пишет об этом Ньютону 22 мая 1686 года: «Он утверждает, что вы заимствовали это понятие у него, хотя и соглашается, что доказательства кривой, образующейся вследствие этого, вполне Ваше собственное…». И далее: «Гук, по-видимому, надеется, что в предисловии, которое, может быть, Вы предпошлёте Вашему труду, Вы упомянете его имя».
Гнев Ньютона, в котором ожили обиды, нанесённые ему Гуком в связи с оптическими работами, был безмерен. В ответе Галлею он утверждал, что этот «сапожник Гук» заимствовал свои утверждения у Борелли или даже из писем его, Ньютона, к Гюйгенсу, которые шли через Общество и которые Гук мог видеть.