В погоне за Солнцем - Ричард Коэн

Через неполных два года Кембридж вновь открылся, и Ньютон, вернувшись, сразу сделал несколько важных открытий о природе света. Платон думал о зрении как о результате действия частиц, вылетающих из глаз смотрящего; но где находилась суть света, внутри или снаружи наблюдателя? Аристотель понимал, что свет был необходимым условием существования цвета, а Птолемей экспериментировал с углами преломления – но откуда брался цвет, не был ли он даром Солнца?

На этот раз вдохновение приняло форму не яблока, а орнамента. В нескольких милях от города на берегу реки Кэм располагалась деревня Стербридж Коммон, где каждый год проводилась большая ярмарка. На ярмарке у местного шлифовальщика линз Ньютон приобрел призму, простой треугольный брусок стекла, по форме напоминающий нынешнюю шоколадку “Тоблерон”. Вернувшись домой, он установил призму – когда луч Солнца падал на нее, возникали разные цвета. Меняет ли стекло свет или же солнечный свет содержит разные цвета, которые призма лишь разделяет? Ньютон знал, что телескоп производит радужный эффект вокруг любого объекта наблюдения, потому что край линзы является призмой. Но ему казалось неубедительным объяснять это тем, что белый свет по мере прохождения через линзу темнел в тонких местах и становился красным и еще больше темнел в толстых местах, становясь синим. Ньютон поставил эксперимент, в котором тонкий солнечный луч падал на призму, что делало разделение света еще более четким. Ньютон писал: “Поначалу это было очень приятным развлечением – наблюдать производимые таким образом живые и интенсивные цвета; но немного спустя, занявшись более тщательным их рассмотрением, я с удивлением обнаружил у них продолговатую форму, каковая, согласно признанному закону рефракции, должна быть круговой. Я также заметил… что свет с одного края изображения подвергается воздействию рефракции сравнительно сильнее, чем свет с другого края”[274].

Разные цвета преломлялись разным образом и в порядке радуги – призма отклоняла их по разным направлениям, что значило, что солнечный луч может разлагаться на составляющие. Ньютон идентифицировал красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, голубой и фиолетовый цвета. Голубой не является отдельным цветом, как и оранжевый, но Ньютон пал жертвой нумерологии и руководствовался в своих наблюдениях магической цифрой семь[275].

Ньютон, использующий призму для разложения белого света в спектр, как его представил французский художник XIX века (Image Select / Art Resource, N. Y.)

На следующем этапе нужно было выделить из белого один сплошной цвет и пропустить его через вторую призму. Ньютон поставил одну призму за другой и вращал первую таким образом, чтобы направлять по очереди синий, красный и другие цвета на вторую призму. Он обнаружил, что вторая призма уже не создает новых цветов и вообще никак не изменяет входящий в нее луч. “Свет состоит из по-разному преломляемых лучей”, – отмечал он. Таким образом, цвет оказывался не модификацией света, а его основным свойством: белый свет, который считался лишенным окраски, в действительности содержал все доступные глазу цвета.

Декарт считал, что цвет “возникает” в результате вращения крошечных частиц, из которых состоят лучи света. Идея Ньютона была в том, что наблюдаемые нами цвета разделяются в процессе прохода сквозь объекты, а не создаются самими объектами. Он отвергал мысль Декарта, утверждая, что, например, нарциссы не являются по своей сути желтыми, а радуга есть лишь совокупность водяных капель, собирающихся в атмосфере во время дождя и выполняющих функции призмы. Цвета радуги (и вообще чего бы то ни было) являются функцией того, каким образом наши глаза обрабатывают отдельные длины световых волн.

С точки зрения культуры Ньютон по меньшей мере ступал на опасную дорогу. Радуги были природным образом тесно связаны с солнцем[276]. Греки считали их тропинками, протоптанными посланцами между землей и небесами. Войска инков поднимали радужные полотнища, североамериканские индейцы считали, что мертвые живут в Стране радуг, мятежные немецкие крестьяне XVI века маршировали под радужным знаменем, эмблемой апокалиптической надежды. И вдруг величественная небесная арка превращается в какой-то побочный эффект дождевых капель![277]Спустя столетие представители романтизма были поражены этим снижением статуса, а в 1817 году Китс обвинил Ньютона в том, что он фактически уничтожил поэзию радуги, сведя ее к призме. Но, несмотря на это, великий поэт все равно пил за здоровье великого ученого[278].

Ньютон с головой ушел в исследования, у которых не было почти никаких ограничений. В одном опыте он столько, сколько позволяли глаза, смотрел на отражение солнца в зеркале, периодически отходя в темный угол комнаты, чтобы увидеть, какой именно формы и цвета пятна плавают перед глазами в темноте. Он многократно повторял этот опыт, пока, опасаясь нанести себе непоправимый вред, не заперся в затемненной комнате, чтобы восстановить зрение. На это ушло целых три дня. Во время другого опыта, направленного на доказательство того, что цветовое восприятие зависит от нажима на зрительный нерв, Ньютон просовывал штопальную иглу себе в глазницу, пока не касался задней стенки, бесстрастно отмечая “белые, темные и разноцветные круги”, возникающие в процессе тыканья иглой. Он никогда не ограничивался одним любопытством, одержимость была его второй натурой.

Поскольку световые лучи разных цветов различаются также своей преломляемостью, Ньютон сделал вывод, что нечеткость изображения, формирующегося линзой телескопа, происходит из-за того, что лучи разных цветов фокусируются в разных точках. Одна линза, вероятно, не может производить четкое изображение, поскольку телескоп-рефрактор, подобно призме, расщепляет белый свет на отдельные цвета, окружающие изображения звезд и планет фальшивыми оттенками. Так он изобрел первый работающий телескоп-рефлектор (известный сегодня как телескоп системы Ньютона). Самостоятельно отшлифовав зеркала (не самое благодарное дело: в 1677 году великий голландский философ Спиноза умер всего в сорок четыре года – его легкие были испорчены вдыханием годами стеклянной пыли от шлифования линз), Ньютон собрал превосходный инструмент с увеличенным зеркалом, правда, шириной всего лишь в дюйм. Потом он отлил двухдюймовое зеркало и поместил его в сферическое закругление в конце трубы, где под углом в 45° оно ловило отраженные лучи и передавало изображение на выпуклую линзу окуляра, через который наблюдатель смотрел на звезды. В 1671 году Ньютон отправил этот небольшой, всего 6 дюймов в длину, инструмент в Королевское общество, где тот произвел настоящий фурор среди двух с небольшим сотен членов общества. Этот результат сподвиг ученого на публикацию труда “О цвете”, который позднее расширился и превратился в “Оптику” (1704). В этом сочинении Ньютон развернуто излагал свои теории и заканчивал ставшим знаменитым набором риторических “вопросов”, разъясняющим его размышления о природе физического мира. Согласно предсказанию Ньютона, ответы на эти вопросы появятся только у грядущих поколений[279].