поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
Статистика
"О яблоках и звездах" Глава2.
История его началась за целых два десятка лет до
того, как "Начала" были написаны,- в 1665 году, в дни, когда Исаак
Ньютон, еще двадцатидвухлетний, приехал на каникулы в свою родную
деревню Вулсторп близ городка Грантема, графство Линкольн, в дом,
который сохранился до наших дней, правда перестроенным (как он выглядел
прежде, известно по другому рисунку доктора Стьюкли).
Дом, где родился Ньютон. Рисунок доктора Стьюкли.
Каникулы были вынужденные и долгие, ибо в начале лета
в Лондоне вспыхнула эпидемия чумы, во имя которой "у бездны мрачной на
краю" и пировали в отчаянии герои поэмы Уилсона "Зачумленный город" и
написанной по ее мотивам в Болдине в дни холеры великой маленькой
трагедии Пушкина. Из столицы зараза двинулась на север и на запад и
мимоходом заглянула в Кембридж. Судя по записи в приходо-расходной книге
колледжа Святой Троицы, крупа и капуста из кладовой последний раз были
отпущены повару в июне: больше обедов готовить было некому и не для
кого. На воротах Кембриджского университета висел замок и свежей краской
был намалеван большой крест. Члены коллегии, ученики и повара
разбежались кто куда - то был единственный способ спастись.
Верхом на коне вслед за тележкой, которая везла его пожитки, книги и
астрономические приборы, объезжая лесными дорогами заставы, на которых
королевская стража задерживала всех странствующих, "действительный
студент" и новоиспеченный бакалавр искусств возвратился в родные места,
где провел остаток 1665-го и почти весь 1666 год. Но именно этот
страшный год, год чумы и великого лондонского пожара, в котором погибло
четыре пятых огромного города - в огне исчез весь левый берег Темзы и,
по словам мемуариста, "обуглились даже камни церквей": собор святого
Павла и тот обрушился,- этот год бедствий в биографиях Ньютона именуется
annus mirabilis, "дивный", "изумительный". Именно тогда в деревенском
уединении и были совершены открытия, предопределившие все дальнейшие
многолетние Ньютоновы труды.
Тогда "действительный студент" Ньютон понял,- во всяком случае решил,
что понял,- почему белый луч Солнца, а также Луны и свечи, проходя
сквозь призму или тончайшую пленочку мыльного пузыря, разлагается на
семь цветов радуги. Дескать, корпускулы каждого цвета движутся со
скоростью, только им присущей: самой большой у красных и самой малой у
фиолетовых частиц - догадка, которая стала основой оптики, носившей его
имя. (Увы, к огорчению его соотечественников, ныне она стоит в ряду тех
научных заблуждений, что из-за авторитета авторов долго мешали
правильному пониманию сути дела.)
Но чему быть - того не миновать, а вот тогда же - в дни чумы - он еще
изобрел "общий метод решения задач, касающихся движения",- тот, что
поздней был им поименован "флюксионным", а мы вслед за Лейбницем,
создавшим этот же метод независимо от сэра Исаака, называем
дифференциальным исчислением.
И, наконец, там же, в саду при старом вулсторпском доме, в один из
летних дней, ему пришло в голову, что падающий с дерева плод и Луна,
кружащаяся вокруг Земли, подчиняются действию одной и той же силы, эти
соображения он набросал на оборотной стороне документа об отцовском
наследстве: другой бумажки под рукой не оказалось. Кстати, именно метод
флюксий впоследствии и помог ему решить для себя важнейшие задачи,
объяснявшие, как эта сила действует.
Полвека спустя свою автобиографическую записку он закончит фразой: "Все
это было в те два чумных года... в дни, когда я находился на вершине
возраста открытий и был поглощен математикой и философией больше, чем
когда-либо потом".
...Краткое признание, сделанное в старости, беглая запись всемирного
закона, случайно обнаруженная триста лет спустя - в 1965 году! - на
документе, для сего никак не предназначенном, да еще ставший
апокрифическим рассказ о яблоке - неужели это все, что известно об
открытии, из которого, как дуб из желудя, впоследствии выросла его
главная книга - его, Ньютонова, физика?..
Сказочка о яблоне, обронившей на великую голову потрясающую идею,
известна миру из уст Вольтера, который услышал ее от миссис Кондуитт.
Вот, смотрите-ка: и племянница гения была не очень тверда в его науке, и
третьи уста - источник не всегда надежный, даже если это уста
величайшего писателя, да притом тоже не физика,- а слово вылетело и
запорхало! И, покатившись по литературе, достославное яблоко заслужило
немало сравнений с яблоками, погубившими Адама и Париса.
В вулсторпском саду до 1820 года посетителям показывали и дерево, и чуть
ли не ветку, с которой открытие само собой свалилось, пока яблоня,
наконец, не засохла, из-за чего ее и пришлось спилить. И великий
математик аусс саркастически заметил, что, вернее всего, некий глупый
нахальный человек пристал к Ньютону с вопросом о том, как он пришел к
своему великому открытию, и идя, с кем он имеет дело, Ньютон, только
чтобы отвязаться, ответил, что ему упало на нос яблоко. Увы, то здравое
скептическое соображение в 1936 году будет У Ловегнуто - как только
выйдут в свет "Мемуары Уильяма Стьюкли, М.Д., Ч.К.О. (сиречь доктора
медицины и члена Королевского общества) о жизни сэра Исаака Ньютона и о
его семействе, повествующие преимущественно о годах его юности", ибо
сверх информации, обещанной автором в заглавии, в них обнаружена история
о яблоке, записанная со слов самого ее героя!
Вот он - рассказ Стьюкли, заслуживающий совершенного доверия.
"После обеда, а день был теплый, мы перешли в сад и уселись пить чай в
тени под яблонями: вдвоем - лишь он да я. В беседе среди прочего он и
рассказал мне, что точно в такой вот обстановке у него и сложилась мысль
о тяготении. Толчком послужило падение яблока - он сидел задумавшись..."
Задумавшись!
"Истина - результат непрерывных раздумий!" - написал Ньютон в письме
ученому коллеге, и этот афоризм - одно из многих рассыпанных по его
письмам свидетельств, как немало он размышлял не только о физике, но и о
процессе творчества.
Навязчивого нахала не было - был домашний доктор, милый друг. Ну, так
пусть врач и пациент еще несколько минут посидят идиллически за чаем в
саду сэра Исаака в Кенсингтоне, близ Лондона. А мы вновь заглянем а
автобиографический набросок 1714 года, где Ньютон сообщает, о чем именно
он думал летом 1666 года.
"...Я начал размышлять о тяготении, простирающемся до орбиты Луны, и
догадался, каким путем можно определить силу, с которой шар, вращающийся
внутри сферы, давит на поверхность этой сферы. Исходя из правила Кеплера
о том, что периоды планет находятся в полуторном отношении к расстояниям
от центров 1С орбит, я вычислил, что силы, которые удерживают пла неты
на их орбитах, должны быть обратно пропорцио нальны квадратам расстояний
от центров, вокруг кото рых они вращаются. А.далее я сравнил силу,
требуему для удержания Луны на ее орбите, с силой тяжести н поверхности
Земли и нашел, что они почти замечательно совпадают..." и
Право, умные яблоки знают, когда и на какую голову падать! К тому же они
сначала на некоторое врем^ повисают в воздухе - иногда на долгое. Ведь о
том, что Земля притягивает к себе Луну, Уильям Гильберт, лейб-медик
королевы Елизаветы, заявил в своем трактате "О магните" еще в 1600 году.
(И даже он, заметим, не первым заговорил о сем предмете.)
Девять лет спустя - за сотни миль от Лондона, в Праге,- о силе, которая
удерживает все небесные тела друг подле друга, принялся рассуждать
Кеплер. Кстати, и он назвал эту силу "родством душ", подобным притяжению
противоположных полюсов двух магнитов.
А в 1632-м, в "Дне втором" своих знаменитых "Диалогов", повествуя о
возражениях, какие выдвигались против доводов о движении Земли, Галилей
задаст вопрос: а не улетели бы все тела, как бы они ни были тяжелы, в
пространство с поверхности движущейся Земли, подобно камню, запущенному
пращой? И сам его Симпличио после остроумного перекрестного допроса
принужден признать, что тело на поверхности Земли отбрасывается по
касательной к этой поверхности не со всею скоростью движения Земли - оно
только приподнимается вдоль земного радиуса в непосредственно
близлежащее положение... Итак, прежде яблока был камень и степень его
отклонения от прямой зависела от некоего скрытого свойства Природы - от
явления, которое надо было бы выразить математически. Увы,
математически, то есть количественно, Галилей оценить этого явления не
смог, хотя именно он и сформулировал два великих закона механики:
...без действия сил тело будет двигаться равномерно - Декарт прибавит "и
прямолинейно" - или останется в покое;
-и если на движущееся тело подействует новая сила, то новое движение
сложится из прежнего движения и из того движения, которое данная сила
сообщила бы покоящемуся телу.
Но именно Галилеевы "Диалоги" - а они в 1661 году были переведены на
английский, и Ньютон их читал - ^ставили его думать о сем предмете и в
постели, и за
дом, и в саду, думать недели, месяцы, годы. И выводы и
предположения Кеплера были сделаны не тотчас -
задач было множество, и все требовали собственноручных пересчетов.
Через двадцать лет после своих "размышлений под яблоней" Ньютон,
наконец, заставит себя приняться за написание главной своей книги и
назовет в ней еще и других предшественников:
...Буллиальда, который в книге, изданной в Париже в 1645 году, опроверг
мнение Кеплера, что сила, исходящая от Солнца, распространяется только в
плоскости вращения планет и убывает обратно пропорционально расстоянию
от него. Нет! Она, эта сила, должна распространяться от поверхности к
поверхности и должна убывать обратно пропорционально квадрату расстояния
от Солнца.
...Джованни Борелли, который в том же, что и Ньютон, 1666 году заключил,
что в движении планет вокруг Солнца (и спутников вокруг Юпитера)
сочетаются "силы их стремления друг к другу" и силы их стремления от
центра вращения, порождаемые самим вращательным движением.
Если планета оказывается при таком удалении от Солнца, когда благодаря
ее скорости центростремительная сила сильнее центробежной, то она
переходит с круга большего радиуса на круг с меньшим радиусом и
устремляется к месту, где силы должны уравновеситься.
И поскольку, согласно первому закону Галилея, планета при этом сохраняет
скорость, с какой она будет падать к Солнцу, то непременно наступит
момент, когда центробежная сила преодолеет притяжение светила, и планета
вновь станет удаляться от Солнца, пока не придет в первоначальное
положение,- такова причина, почему все планеты движутся по эллиптическим
орбитам!
Увы, и у теории Борелли тоже не было математических доказательств, нет и
определенного выражения центробежной силы и силы тяготения.
...Третьим предшественником назван Гюйгенс: "То, что мистер Гюйгенс
опубликовал с тех пор о центробежной силе, я полагаю, он сделал до
меня",- эта цитата не из "Начал", а из автобиографической записки 1714
года. И в "Началах" Гюйгенс тоже упомянут - совершенно справедливо, ибо
в 1659 году он мастерски перевел рассуждения Галилея на язык математики,
использовав методы древних геометров, и пошел дальше. Правда, открытый
им закон центробежного ускорения Гюйгенс опубликовал лишь в 1673-м, в
своих знаменитых "Маятниковых часах", а Ньютон постиг его самостоятельно
еще в 1665-м.
Имя четвертого предшественника - Роберт Гук. В 1665 году, еще до
вулсторпского затворничества Ньютона, в двух докладах, сделанных в
Королевском обществе, он пытался блистательными догадками и остроумными,
но, увы, в ту пору неисполнимыми экспериментами доказать существование
постоянно действующей силы, подобной магнитной или электрической и
предопределяющей кривизну планетных орбит. Гук жаждет убедить
слушателей, что вес тел по мере их удаления от поверхности Земли должен
уменьшаться, да-да, даже если их, например, взвешивать на высокой
колокольне,- это из его первого доклада, в котором он ставил задачу
посредством такого рода наблюдений вычислить движение планет и величину
действующих сил "с величайшей точностью"...
Но речь о Гуке впереди. Закончим с яблоком - той физической моделью,
которая впоследствии еще и помогла Ньютону объяснить своему домашнему
врачу, не очень сведущему в математической физике и ее предыстории, ход
своей мысли в доступных образах.
"...Почему яблоко падает всегда строго отвесно,- записывал торопливо
Стьюкли в отведенной ему комнате Кенсингтонского дома,-...почему не в
сторону, не вверх, а непременно к центру Земли? Бесспорно, суть в том,
что Земля его притягивает. И должно быть вещество наделено притягивающей
силой, и эта притягивающая сила сосредоточена не где-то на боку Земли, а
именно в ее центре, отчего яблоко и падает перпендикулярно, сиречь - к
центру.
Если же вещество таким вот образом притягивает Другое вещество, то
происходит это не иначе, как про-порционально его количеству. Поэтому
яблоко притягивает Землю так же, как и Земля притягивает яблоко, так что
есть сила, каковую мы здесь называем тяготеем и которая простирается по
всей Вселенной". Тотчас доктор Стьюкли, конечно же, сообщил своим
будущим читателям,- как оказалось, XX века! - что засим его пациент
принялся последовательно прилагать познанное им "свойство вещества" к
истолкованию движения Земли и всех небесных тел и к исчислению их
величины и расстояний меж ними. И разъяснил причины периодичности их
движения, а также и причину, благодаря которой планеты не падают одна на
другую и все вместе скопом в одну точку. Именно так его великий друг и
раскрыл перед всеми Вселенную и посредством перечисленных свершений к
изумлению всей Европы поставил философию Природы, как меж англичан
принято было тогда называть физику, на прочное основание.
Таков один из первых популярных рассказов о великом законе. Выводы
сделаны правильные, что до некоторых упрощений, то научно-популярная
литература видывала и худшее.
Однако мы вновь забежали вперед - уже к "общедоступному" изложению
"Начал", а сама-то книга Ньютоном еще не написана!
