Восхождение человечества - Джейкоб Броновский

Таково было положение дел в астрономии, когда на Рождество 1642 года появился на свет Исаак Ньютон. Со дня смерти Кеплера прошло 12 лет, со дня смерти Галилея — несколько месяцев. Не только астрономия, вся наука стояла на рубеже великих открытий, которые позволили ученым перейти от описательности к динамичному и точному объяснению причин каждого конкретного явления.

Итак, в 1650 году центр развития цивилизации переместился из Италии в Северную Европу. Причина этого очевидна: проложенные торговые пути, которые стали востребованными после открытия и освоения Америки. Средиземноморье же утратило свои позиции. Одним словом, весь цивилизованный мир переехал на берега Атлантики, как и предупреждал Галилей. Состоятельные купцы и быстро разбогатевшие конкистадоры сформировали новый класс, а значит, начали формироваться новые политические взгляды. В Италии и Средиземноморье по-прежнему сохранялся имперский уклад жизни.

Источником новых идей и принципов стали протестантские мореходные страны Севера — Англия и Нидерланды. Голландцы научились осушать болота и отвоевывать сушу у Северного моря. Англию обуял дух свободы и независимости. В стране в 1640–1660 годах шла трагическая и кровавая гражданская война и буржуазная революция. К 1650 году Англия стала республикой. К власти пришел протектор Оливер Кромвель, который при поддержке таких генералов, как Генри Айртон, освободил от роялистов Линкольншир и взял на себя ответственность за казнь монарха.

В это самое время, в 1642 году, в небольшой деревне Вулсторп в доме своей матери родился Исаак Ньютон. Его отец умер, не дожив до рождения сына несколько месяцев. Мать через некоторое время повторно вышла замуж, в этом ее браке родились дети, и старшего сына она передала на попечение бабушки. Мальчик не стал беспризорником, но все же недополучил материнской любви и заботы, на которую был вправе рассчитывать. Из-за этого всю жизнь Ньютон оставался нелюдимым угрюмым холостяком. Все открытия он совершил в одиночку: ученый боялся, что их могут похитить, так же как в детстве у него увели мать. Наверное, по этой причине Ньютон не вел дневников, и мы ничего не знаем о том, как он учился в школе и университете.

В 1665 году Ньютон завершил учебу в Кембридже, но к полноценной работе приступить не смог и трудился в родной деревне, потому что в течение 1665–1666 годов в крупных городах Англии свирепствовала великая эпидемия чумы. Незадолго до этого его мать, овдовев, вернулась в Вулсторп. Приезд матери придал ученому сил, и он приступил к работе с утроенной энергией. Его настоящей страстью стала математика. Сегодня, когда изучены конспекты Ньютона, стало очевидным, что он был не слишком усидчивым и прилежным учеником: он не стремился заучивать уже существующие формулы, правила и теоремы, а разрабатывал, придумывал и выстраивал свои. В эти годы он совершил первое свое открытие — изобрел флюксии, которые мы сегодня называем производными. Он применял их как своего рода секретный инструмент, обнародовав только результаты. На публичных выступлениях он пользовался принятыми в его время математическими терминами.

Здесь же, в родной деревне, он начал работу над законом всемирного тяготения, и сразу же проверил его, рассчитав движение Луны вокруг Земли. Ночное светило Ньютон сделал главным объектом своих наблюдений и расчетов. Если Луна движется по своей орбите благодаря притяжению Земли, то она должна лететь подобно очень быстро брошенному мячу или яблоку, скорость должна быть достаточно велика, чтобы при движении Луна падала ровно настолько, чтобы ее изгибающаяся траектория оставалась на одном и том же расстоянии от центра Земли. Но какова должна быть в этом случае величина силы притяжения?

Я вычислил, что планеты на их орбитах удерживают силы тяготения, каждая из которых обратно пропорциональна квадрату ее расстояния от Солнца. Это позволило мне найти отношение силы тяжести на поверхности Земли к силе, с которой она притягивает Луну. Многие расчеты я выполнил с довольно высокой точностью.

Несмотря на то что в своих расчетах Ньютон пользовался довольно грубыми данными, вычисленный им период обращения Луны вокруг Земли довольно точно совпал с реально наблюдаемым — 27 1/4 дня.

Когда что-то получается из простых числовых закономерностей, как у Пифагора, вы понимаете, что у вас в руках оказывается разгадка тайны природы — универсальный закон, который управляет движением небес с точностью часового механизма. Представьте, что вы вставили ключ в замок и повернули его, и природа открылась перед вами в числах, описывающих ее структуру. Но, будучи Ньютоном, вы не публикуете результаты своих трудов.

В 1667 году Ньютон вернулся в Кембридж, чтобы начать работать в Тринити-колледже. Два года спустя учебное заведение покинул профессор, который читал курс математики. Событие вполне рядовое, если бы не одно обстоятельство: на должность этого профессора был принят Исаак Ньютон. На момент назначения ему исполнилось 26 лет.

Став профессором, Ньютон почти сразу же опубликовал свою первую работу по оптике. Труд задуман во время вынужденных «чумных каникул» 1665 и 1666 годов, оказавшихся самыми продуктивными для ученого. Как только эпидемия чумы пошла на спад, Ньютон тут же вернулся в Тринити-колледж.

Может быть, кому-то покажется странным, что гений, почти все время изучавший строение Вселенной, вдруг задумывается о природе света и цвета. Однако столь резкому на первый взгляд повороту есть по крайней мере два объяснения. Англия — островное государство. Единственный путь в другие страны лежит через море, поэтому лучшие умы страны работали на Адмиралтейство. Однако наивно предполагать, что таких гениев, как Ньютон, удовлетворит работа по усовершенствованию уже изобретенных кем-то машин, приспособлений, приборов и устройств. Они совершают собственные открытия, которые определяют развитие науки и техники на столетия вперед. Телескопы того времени обладали рядом недостатков. Ньютон впервые столкнулся с проблемой разделения белого света на составляющие цвета, изготавливая линзы для своего телескопа.

Физические явления всегда заключаются во взаимодействии энергии с веществом. Мы видим материю благодаря свету, мы можем перекрыть луч света материальным телом. Понимание этой взаимосвязи позволяет ученому проникнуть вглубь явлений, поскольку одно не может существовать без другого.

В 1666 году Ньютон занялся вопросом появления радужных ореолов вокруг изображений, создаваемых линзами. Край линзы можно представить в виде небольшой призмы. Разумеется, тот факт, что призма разлагает белый цвет в радугу, никого не мог удивить, по крайней мере он был так же стар, как Аристотель.

Но, увы, описание Аристотеля не содержало никакого анализа явления. Он просто говорил, что белый свет, проходя через стеклянную призму, слегка темнеет со стороны тонкого края, приобретая красную окраску, затем он чуть более темнеет по мере смещения к середине призмы, приобретая зеленую окраску, и, наконец, у основания призмы становится синим. Чудесно! Все это описание не объясняет ровным счетом ничего, хотя выглядит весьма правдоподобно. Ньютон указал на очевидную вещь, которую не объясняет аристотелевское описание. Пропустив солнечный свет через узкое отверстие, можно на противоположной стене получить круглое изображение солнца. Если на пути луча поставить призму то изображение солнца станет вытянутым и окрашенным. До сих пор все считали, что призма преобразует белый свет в радугу, и не находили этому объяснения. Ньютон же показал, что белый свет на самом деле изначально является смесью всех прочих цветов, а призма лишь разделяет их.