Гюйгенс. Волновая теория света. В погоне за лучом - Давид Бланко Ласерна

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

После некоторого времени в Лондоне, в обществе блестящих ученых, Гюйгенсу показалась невыносимой жизнь отшельника в Хофвике. «Я не могу даже думать о том, чтобы провести зиму здесь, в этом одиночестве», — писал ученый брату Константину. Его дух метался: ученый не выносил напряженной и угодливой атмосферы академии, но и уединенная жизнь была не для него. Душа Гюйгенса не могла обрести гармонии ни в Версале, ни в голландской деревне. В конце года он предпринял еще одну попытку достичь душевного равновесия и снял квартиру в Гааге, в Нордейнде. С этого момента ученый стал проводить полгода в деревне и полгода — в городе.

В феврале 1690 года он возобновил переписку с Лейбницем и отправил тому свой «Трактат о свете». Бывший ученик отвечал, что изобрел революционный инструмент — математический анализ. Сначала Гюйгенс честно ответил, что этот метод показался ему «довольно неясным». Но все же Лейбниц смог разбудить его любопытство и даже устроил своему наставнику ускоренный курс по переписке. Однако даже после объяснений Лейбница Гюйгенс не увидел в анализе большого смысла. Ученый был в состоянии решить любую задачу, поставленную Лейбницем, с помощью геометрического подхода. В ответе на письмо французского математика Гийома Лопиталя, в котором обсуждался тот же вопрос, Гюйгенс писал: «Я не вижу необходимости в методе исчисления господина Лейбница и не считаю его таким полезным, как утверждает он сам». Однако для остальных, тех, кто не обладал виртуозностью Гюйгенса, этот новый язык, посредством которого физика выражалась вплоть до XX века, показался подарком небес. Если, используя геометрический метод, приходилось вырабатывать уникальную стратегию в зависимости от каждой задачи, то математический анализ предлагал единую технику и системный подход. Изобретение Лейбница (и Ньютона — между этими учеными развернулась настоящая война за право первенства) дало сильнейший толчок к развитию математической физики. Оно позволило легко получать результаты, для которых в противном случае необходимы были тщательные расчеты или гениальные озарения. Но то, что все считали главным достоинством нового метода, по мнению Гюйгенса, было его большим недостатком: он заявлял, что использование готовых формул нарушает связь между физической интуицией и явлениями.

«КОСМОТЕОРОС»

Пока разум Гюйгенса оставался ясным, он продолжал питать его научное любопытство. Возможно, чтобы отдалиться от Земли, которая казалась все менее гостеприимной, в последней своей работе ученый решил заняться сферой, скрытой за облаками. В «Космотеоросе» он совершает космическое путешествие, в котором люди и их невзгоды находятся на втором плане. На страницах этого сочинения Гюйгенс подробно разбирает свои астрономические открытия, а также описывает видение мира с точки зрения физики, не упуская возможности вновь покритиковать Декарта и, наконец, отдаваясь удовольствию строить простые предположения. Ученый принял за истину, что на других планетах существует разумная жизнь, и попытался представить анатомию их обитателей и устройство их общества. Он фантазировал о животных в 15 раз крупнее слонов, которые пересекали равнины Юпитера, и о жителях Венеры, гораздо более одаренных в музыке, чем земляне. «Космотеорос» стал предвестником научной фантастики: фантазия в нем едва не переходила за границы имевшихся тогда знаний.

Книга написана в виде двух длинных писем брату Константину. Когда читаешь их, кажется, что присутствуешь при одном из разговоров, которые братья вели в юности, рассматривая небо звездными ночами в созданные ими телескопы.

Если говорить кратко, он был одним из главных украшений нашей эпохи.

Лейбниц о Гюйгенсе

Гюйгенс вернулся из Лондона с ощущением, что попрощался со всеми. В своей тетради он записал что-то вроде внутреннего диалога, в котором говорил о своих страхах:

«Тебе хотелось бы быть бессмертным? Почему бы и нет, если у тебя останется сильное и здоровое тело и сильный и здоровый рассудок? Но если старость принесет с собой физический упадок и слабоумие, разве ты не предпочтешь умереть или найти выход самостоятельно?»

В 65 лет Гюйгенс уже и не надеялся на бессмертие. Слабое здоровье отнимало у него все больше дней и часов, и ученый смирился с этим постепенным угасанием: «Я вижу, что в конце концов человек привыкает ко всему этому». Его ум, главный союзник в невзгодах, стал главным врагом исследователя: «Разум заражает все, с чем имеет дело, своей мерзкой болезнью». В марте 1695 года Гюйгенс позвал своего адвоката, чтобы составить завещание. В нем он выразил желание, чтобы Константин занялся изданием «Космотеороса», будучи уверенным, что сам не успеет опубликовать книгу. В середине весны Константин покинул дворец в Уайтхолле и пересек море, чтобы увидеться с братом в его апартаментах в Нордейнде, в Гааге. В последние дни Гюйгенс всерьез опасался потерять рассудок. Ему казалось, что его хотят отравить; у него появилась привычка наносить себе раны кусками стекла. В ночь на 9 июля ученый наконец освободился от всех тревог и волнений.

ДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ

Пытаясь физически описать движение тел, Галилей столкнулся с проблемой измерения времени. Он должен был регистрировать расположение тел в каждый момент времени с достаточной точностью, чтобы затем адаптировать свои наблюдения к математическим моделям. Расстояние определялось довольно точно, но вот временная составляющая была более неуловимой. На палке можно сделать зарубки на одинаковом расстоянии друг от друга, но каким образом можно обозначить равные интервалы времени, которое мы не можем потрогать? Какие природные явления имели требуемую регулярность и могли служить точкой отсчета?

Возможно, неслучайно великие достижения древних в механике ограничивались областью статики и изучением ситуаций равновесия, в которых системы не меняются с течением времени. Историки науки долгое время пытались установить, какие часы мог использовать Галилей для формулировки первых законов о движении. Некоторые считают, что это были клепсидры, или водяные часы; другие — что поскольку ученый прекрасно играл на лютне, то для получения очень коротких и почти одинаковых промежутков времени он использовал музыку. Были и те, кто вообще ставил под сомнение тот факт, что ученый действительно проводил свои опыты, утверждая, что все открытия Галилея были плодом успешных умопостроений.

ДЕЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВА

Чтобы найти любую точку Р на поверхности Земли, достаточно двух чисел. Первое получается, когда мы делим планету на несколько дисков, параллельных экватору. Каждый из них определяется при помощи угла — широты. После того как мы выбрали диск, остается установить, на какой точке его окружности находится Р. Для этого необходимо воспользоваться вторым углом, долготой. В случае с широтой естественной точкой отсчета для измерения углов служит экватор, а вот для долготы нужно назначить условную точку. Ею стал Гринвичский меридиан, который проходит от полюса к полюсу через английский городок Гринвич, рядом с Лондоном. На земном шаре с его множеством географических объектов и располагая хорошей картой потеряться довольно сложно. Во всяком случае на суше. А вот на пустой поверхности без каких-либо ориентиров, например на море, начинаются проблемы. Каким образом моряки могли понять, где они находятся, во время долгого опасного плавания?