Страница 53 из 120
Какие же имеются преимущества и какие отрицательные стороны у волновой теории света по сравнению с корпускулярной?
Отрицательной стороной волновой теории света, до тех пор пока не была выяснена его электромагнитная природа (что было сделано намного позднее и о чем речь идет ниже), была необходимость ввести новую субстанцию — эфир, в которую должна быть как бы погружена вся Вселенная, а структура и свойства которой неизвестны. Более того, до тех пор пока мы рассматриваем все процессы и явления с точки зрения механики, т. е. пытаемся свести все процессы и явления в конечном итоге к механическим (а во времена Ньютона и Гюйгенса и значительно позже поступали именно так), очень трудно ответить на такой вопрос: почему взаимодействие между эфиром и веществом в оптических явлениях существует (свет проходит через вакуум, т. е. через эфир, с одной скоростью, а, например, через воду или стекло с другой), а в механических, когда через эфир проходят, например, планеты, такого взаимодействия нет?
Вместе с тем введение гипотетического мирового эфира, на чем настаивал Гюйгенс, снимало необходимость введения огромного числа разновидностей световых корпускул (каждый цвет, по Ньютону, отвечает одному виду корпускул). Многообразие цветов волновая теория света объясняет тем, что световые волны различной длины соответствуют различным цветам. Так как в эфире скорости волн всех длин одинаковы, то мы видим только «суммарный» белый цвет. При прохождении света через иную среду, например через стекло, показатель преломления зависит от длины световой волны, поэтому происходит разложение света в спектр.
Имя Гюйгенса известно также в связи с открытым им принципом (принцип Гюйгенса), имеющим большое значение в понимании волновых процессов.
Соперничество между корпускулярной и волновой теорией света продолжалось еще долго и закончилось в пользу волновой теории в начале XIX в. — после того как английский врач Томас Юнг (1773–1829) и французский физик Огюстен Жан Френель (1788–1827) показали, что свет способен огибать препятствия, пе делая четких теней, что противоречит корпускулярной теории, а достаточно малые препятствия вообще не отбрасывают никакой тени, что согласуется с волновой теорией. Однако вопрос о природе света и после этого еще нельзя было считать окончательно решенным — оставалась еще необходимость в признании «светоносного эфира», обладавшего несовместимыми качествами высокой разреженности и высокой упругости.
В последнем произведении Гюйгенса — «Космотеорос», опубликованном после его смерти и переведенном примерно через 20 лет после выхода в свет по указанию Петра I на русский язык, высказывается предположение о том, что во Вселенной имеется множество обитаемых миров.
Описание развития исследований в области естественных наук в XVIII в. мы начинаем с великого математика и физика, члена Петербургской Академии наук Леонарда Эйлера (1707–1783).
Заслуги Эйлера в создании современной науки могут быть сравнимы только с заслугами Ньютона. Весь аппарат классической механики, включая формулировки основных ньютоновских законов движения, мы изучаем, пользуясь эйлеровской трактовкой. Всего им было написано более 800 работ по различным разделам математики, механики, физики, астрономии и техники.
Леонард Эйлер родился в Базеле (Швейцария), в семье пастора, который и был его первым учителем математики. Образование получил в Базельском университете.
В 1727 г. по приглашению Екатерины I он приехал в Петербург и занял должность адъюнкта по высшей математике в только что учрежденной Петербургской Академии наук. В 1733 г. Эйлер становится академиком. Занимается преимущественно механикой. В 1729–1732 гг. им было написано около 30 статей по механике. В 1736 г. вышли в свет два тома его труда «Механика, или Наука о движении в аналитическом изложении». Эта работа явилась первым большим сочинением, где математический анализ был применен к науке о движении.
В 1741 г. Эйлер был вынужден покинуть Петербург и отправился по приглашению Фридриха II в Германию, где был назначен президентом Берлинской академии. В Берлине в 1765 г. им была закончена вторая часть задуманного труда, которая вышла под названием «Теория движения тел твердых или жидких». В берлинский период Эйлером написаны трактаты по механике корабля («Морская наука», 1949), небесной механике и баллистике, капитальные труды по математике — «Введение в анализ» (два тома, 1748), «Дифференциальное исчисление» (два тома, 1755).
В 1766 г. после длительных переговоров Эйлер возвратился в Петербургскую Академию наук. Екатерина II писала по этому поводу: «…я уверена, что Академия возродится из пепла от такого важного приобретения, и я заранее поздравляю себя с тем, что возвратила России великого человека». Остальную часть своей жизни Эйлер прожил в России. Его страсть к науке была поразительной. В 1738 г. он потерял правый глаз в результате перенапряжения при работе над географическими картами России. В 1771 г. после удачной операции Эйлер раньше времени возвратился к чрезвычайно интенсивной работе, результате чего почти совершенно ослеп, однако продолжал до конца своей жизни работать с прежним напряжением, диктуя свои работы ученикам. Во второй петербургский период Эйлером были написаны «Введение в алгебру» (два тома, 1770), «Диоптрика» (три тома, 1769), «Новая теория движения Луны» (1772), «Интегральное исчисление» (1782) и др. После смерти Эйлера около 250 статей остались ненапечатанными, и Петербургская академия наук публиковала их в своих «Известиях» в течение последующих 40 лет.
Вслед за математикой и физикой в XVIII в. получили мощный импульс к развитию и другие области естествознания, в первую очередь химия и биология. Прогресс биологии связан прежде всего с именем известного шведского естествоиспытателя натуралиста Карла Линнея (1707–1778). Линней родился в Швеции, в г. Рохульте, в семье небогатого священника. Изучал естественные и медицинские науки в университетах Лунда и Упсалы. Одним из учителей Линнея был известный шведский астроном и физик, предложивший свою температурную шкалу, Андерс Цельсий (1701–1744), В 1732 г. Линней совершил поездку по Лапландии, целью которой было ознакомление с растительным миром северной Скандинавии, а результатом — труд «Флора Лапландии». По возвращении из Лапландии Линней поселился в Голландии, в г. Гарткали, где получил вполне устроившее его предложение одного состоятельного цветовода-любителя взять под свое руководство богатый ботанический сад. Годы работы в гарткальском ботаническом саду были для Линнея очень плодотворными. В Швецию Линней прибыл в 1738 г. известным врачом и ученым, автором ряда книг. Сначала по возвращении в Швецию Линней занимался медицинской практикой в Стокгольме, затем возглавил кафедру университета в Упсале, преподавал медицинские науки и естествознание. Линней был одним из организаторов и первым президентом Шведской академии наук, а также иностранным почетным членом Петербургской Академии наук. За заслуги в области науки Линней получил дворянское звание и переменил фамилию на фон Линне.
XVIII век отличен от других, в частности тем, что большое распространение в науке и культуре получил сбор коллекций и составление классификаций. Коллекционировались и классифицировались в первую очередь различные виды растений и животных, геологические объекты, литературные, художественные, исторические и другие произведения. Естественно, что при этом требовалась (по крайней мере, была очень желательной) определенная система классификации. Вероятно, мы не ошибемся, если скажем, что создание единой системы классификации было особенно необходимо и в то же время являлось особенно сложным делом для различных видов животных и растений, а также для геологических объектов.
Энергичный, обладавший систематизаторским складом ума, Линней предпринял попытку классифицировать животных, растения и минералы мира. Работа Линнея практически была завершением длительного этапа труда большого числа естествоиспытателей разных стран. Наиболее значительный успех был достигнут Линнеем и его многочисленными помощниками в области классификации растений. Было также много сделано по классификации животных. Меньше всего результатов было получено Линнеем в классификации минералов. Во всяком случае, нельзя сказать, что классификация минералов Линнея имеет такое же значение и получила столь широкое признание и распространение, как классификация животных и особенно классификация растений.