Гарин И. И. Г20 Ньютон. 

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Послушайте, Ньютон, как вы сделали это своё открытие, о котором столько говорят, 176.28kb.
• Кратко о сто, 105.15kb.
• Содержание: Физика цвета, 1769.41kb.
• Исаак ньютон родился в семье фермера. В 12 лет, 55.88kb.
• Николай Георгиевич Гарин-Михайловский родился в феврале 1852 г в Санкт-Петербурге, 182.34kb.
• Трансфинитность времени александр Н. Павлов Россия, Санкт-Петербург Февраль 12, 2009, 731.47kb.
• Г20 Квантовая физика и квантовое сознание. Киев. 2011 300, 4938.27kb.
• Рецензенти: доц. Московського станкоинструментального інституту, канд техн наук, 3190.6kb.
• Грызлов Б. В. Мониторинг сми 25 декабря 2007, 8966.42kb.
• Г. Х. Андерсен «Стойкий оловянный солдатик» Г. Х. Андерсен «Дюймовочка», 54.86kb.

свободный, а необходимый агент. Человеческая свобода не более чем древняя философская фикция. Допущение свободы подрывает законы и мораль. Лейбниц выдвинул принцип универсального детерминизма всех человеческих действий (от восприятия идей, суждений и высказываний до желаний и велений).

Дальше — больше. Человек — только машина, непредсказуемые действия которой являются результатом нашей неосведомленности о тайных причинах внутренней организации человека. А там — рукой подать до «законов общественного развития» и диалектического фокусничества Гегеля и Маркса…

Еще Беркли, критикуя небесную механику Ньютона, заключил, что теория может быть лишь «математической гипотезой», иными словами, удобным инструментом для вычисления или предсказания феноменов или явлений, а не окончательным описанием природы вещей. Галилей и Ньютон, естественно, придерживались «рационалистической традиции», видя в теории не только инструмент, но и средство познания сущностей.

К. Поппер:

Ко времени деятельности Беркли коперниковская система мира превратилась в ньютоновскую теорию гравитации, и Беркли видел в ней ­серьезного соперника религии. Он был убежден в том, что упадок религиозной веры и религиозного авторитета явился бы неизбежным ­следствием новой науки, если бы ее интерпретация «свободомыслящими» оказалась верной, ибо в ее успехе они видели доказательство силы человеческого интеллекта, способного без помощи божественного откровения раскрыть тайны нашего мира — реальность, скрытую за видимостью.

Это, считал Беркли, было бы неверной интерпретацией новой науки. Он вполне искренне и с большой философ- ской проницательностью проанализировал теорию Ньютона, и критическое рассмотрение ньютоновских понятий убедило его в том, что данная теория может быть только «математической гипотезой», то есть удобным инструментом для вычисления и предсказания феноменов или явлений, но что ее нельзя считать истинным описанием чего-то реального.

В частности, Беркли обратил внимание на то, что «сила притяжения», которой постоянно оперировал Ньютон, не наблюдаема и физически не объяснена. Теория Ньютона опи- сывала движение тел, а не их скрытые причины.

Критика Беркли едва ли была замечена физиками *, но она была подхвачена философами — скептиками и защитниками религии. Однако эта критика была коварным оружием, превратившись в своего рода бумеранг. В руках Юма она стала угрожать всякому убеждению, всякому знанию — и человеческому, и внушенному свыше. У Канта, который одинаково твердо верил и в Бога, и в ньютоновскую науку, она превратилась в учение о том, что теоретическое познание Бога невозможно и что ньютоновская наука, претендуя на истинность, должна отказаться от своего утверждения о том, что она открывает реальный мир, лежащий за миром явлений: она является истинной наукой о природе, но природа есть только мир явлений — тот мир, который предстает перед нашим ассимилирующим мышлением. Позднее прагматисты основали всю свою философию на том убеждении, что идея «чистого» знания представляет собой ошибку, что не может быть знания ни в каком ином смысле, кроме как в смысле инструментального знания, что знание есть сила, а истина есть полезность.

Физики (за несколькими блестящими исключениями *) держались в стороне от всех этих философских споров, которые так ничем и не закончились. Храня верность традиции, восходящей к Галилею, физики посвящали себя поискам истины в том смысле, в котором понимал ее Галилей.

Сегодня мы понимаем, что критика Беркли имела под собой серьезные ­основания. Хотя знание не является исключительно инструменталистским и в своей эволюции наука продвигается к пониманию не только движения тел, но и их «скрытых причин», реальность, скрытая за видимостью, очеловечивается познающим: в науке мы всегда имеем дело с интерпретациями и с их плодотворностью — «реальность» же обладает универсальным свойством каждый раз ускользать…

Оптика


Не действуют ли тела на свет на расстоянии и не искривляют ли этим своим действием его лучи; не является ли такое действие (caeteris paribus **) сильнейшим на минимальном расстоянии?

И. Ньютон

Оптические исследования Ньютона начались с постройки телескопов и изучения причин хроматической аберрации. Последняя была известна до Ньютона — достаточно было взглянуть в телескоп, чтобы увидеть вокруг светящейся точки (скажем, звезды) радужный ореол. Ньютону первому пришла мысль о связи неотчетливости изображений в оптической трубе с хроматической аберрацией, он впервые поставил вопрос и ее причине и попытался преодолеть недостатки существующих телескопов с помощью отражательного телескопа-рефлектора.

Впрочем, телескоп-рефлектор тоже был давно известен: за сорок лет до Ньютона его идея интенсивно обсуждалась в кругу Галилея. Упоминание о таком приборе, построенном Чезаре Караваджи, относится к 1626 году. Этой проблемой занимался ученик Галилея, знаменитый математик Бонавентура Кавальери, упредивший Ньютона также в исчислении бесконечно малых. Кавальери пришел, правда, к отрицательному заключению относительно применимости зеркальных приборов. В Англии проект телескопа-рефлектора до Ньютона разработал Дж. Грегори.

Над отражательным телескопом Ньютон работал около 15 лет — в О п ­т и к е он упоминает, что в 1681—1682 гг. пытался заменить металлическое зеркало стеклянным мениском, покрытым ртутью. Кроме того, много сил усовершенствованию телескопа Ньютона отдал Дж. Галлей. Телескоп Ньютона — при всем несовершенстве быстро тускнеющей поверхности металлического зеркала — результат огромной изобретательности и экспериментального искусства. Еще — большого труда и тщательно разработанной технологии, описанной Ньютоном со всей обстоятельностью. Именно инструмент Ньютона определил магистральный путь развития оптического приборостроения: в 1789 г. В. Гершель построил телескоп-рефлектор с зеркалом, имевшим диаметр 122 см, в XIX веке диаметр зеркала в телескопе лорда Росса достигал 182 см, а в 1917 году на Моунт-Вильсон был установлен рефлектор Ричи с зеркалом в 2,5 м. Ньютон, представляя свой телескоп, рассказал об устранении хроматической аберрации и других преимуществах прибора, упомянул о возможности построения отражательного микроскопа. Изобретательская деятельность Ньютона не ограничилась этими приборами. Позже он передал Галлею проект отражательного прибора для измерения видимых расстояний Луны от неподвижных звезд. Прибор предназначался для морской навигации и стал прообразом морского секстанта. Мое намерение в этой книге [«Оптике»] не объяснять свойства света гипотезами, но изложить и доказать их рассуждением и опытами.

Кроме того, Ньютон интересовался устройством и принципами работы глаза человека и животных. В его письмах мы обнаружим много проницательных ­заметок о связи раздражений и возбуждений, о нервах как проводниках сигналов, об анатомии глаза и зрении двумя глазами. Ньютон пытался экспериментировать с собственным зрением, изучая результаты сильного надавливания на глаз, а также «последовательные образы», возникающие после ­прямого взгляда на Солнце…

С. И. Вавилов:

Телескоп Ньютона можно назвать увертюрой ко всей его дальнейшей деятельности.

Как в увертюре, предшествующей большой музыкальной пьесе, переплетаются основные мотивы этой пьесы, так в телескопе Ньютона можно проследить истоки почти всех главных направлений его дальнейшей научной мысли и работы.

Обход хроматической аберрации был началом всех оптических исследований Ньютона, поиски подходящего сплава для зеркал, вероятно, в немалой степени помогли дальнейшим химическим поискам Ньютона и компетентному управлению Монетным двором. Прямая цель телескопа — звездное небо — привлекла Ньютона к основным задачам небесной механики и астрономии. Наконец, бесполезные хлопоты с несферическими поверхностями, предшествующие рефлектору, неизбежно связывались с геометрией конических сечений и с общими задачами анализа.

Крупнейшим открытием Ньютона в оптике стало обнаружение того, что он сам назвал «неоднородностью преломления» и что ныне именуется ди­сперсией, а именно: лучи, отличающиеся по цвету, отличаются и по показателю преломления. Солнечный свет состоит из лучей разной преломляемости, и его прохождение через оптические стекла неизменно сопровождается неправильностью изображения, связанной с разным преломлением лучей разного цвета. Ньютон полагал, что никакой шлифовкой стекол не удастся устранить «хроматическую аберрацию», являющуюся главным недостатком телескопов-рефракторов.

Столкнувшись с разным преломлением лучей разного цвета в оптических стеклах, Ньютон решил детально исследовать это явление с помощью стеклянных призм. Его эксперименты, относящиеся к 1664—1668 гг., бесспорно являют собой выдающийся образец экспериментального искусства, с одной стороны, и его теоретического осмысления, с другой. Ньютон строит свою науку «по Евклиду»: формулируются аксиомы и теоремы, проверяемые опытом, ставятся задачи, также подлежащие опытной проверке. Главные идеи мемуаров Ньютона Н о в а я т е о р и я с в е т а и ц в е т о в, прочитанных Королев­скому обществу 6 февраля 1672 года, сформулированы автором следующим образом:

1. Световые лучи различаются в их способности показывать ту или иную особую окраску точно так же, как они различаются по степени преломляемости. Цвета не являются, как думают обыкновенно, видоизменениями света, претерпеваемыми им при преломлении или отражении от естественных тел, но суть первоначальные, прирожденные свойства света. Некоторые лучи способны производить красный цвет и никакого другого, другие — желтый и никакого другого, третьи — зеленый и никакого иного и т. д.

2. К одной и той же степени преломляемости всегда относится один и тот же цвет, и обратно. Наименее преломляемые лучи способны порождать только красный цвет, и наоборот, все лучи, кажущиеся красными, обладают наименьшей преломляемостью. Наиболее преломляемые лучи кажутся глубоко фиолетовыми, и наоборот, глубоко фиолетовые лучи преломляются более всего и, соответственно, промежуточные лучи имеют средние степени преломляемости. Эта связь цветов и преломляемости столь точна и строга, что лучи либо вполне точно согласуются в отношении того и другого, либо одинаково отличаются ­в обоих.

3. Как я открыл, вид окраски и степень преломляемости, свойственные какому-либо роду лучей, не могут быть изменены ни преломлением, ни отражением от тел, ни какой-либо иной причиной...

…Поэтому мы должны различать два рода цветов: одни первоначальные и простые, другие же сложенные из них.

…Мы видели, что причина цветов находится не в телах, а в свете, поэтому у нас имеется прочное основание считать свет субстанцией... Не так легко, однако, с несомненностью и полно определить, что такое свет, почему он преломляется и каким способом или действием он вызывает в нашей душе представление цветов; я не хочу здесь смешивать домыслы с достоверностью.

В работе по теории цвета И. В. Гете отметил огромное количество ухищрений Ньютона для экспериментальной фиксации спектра белого света, известного из многочисленных описаний цветовых ощущений человека. Но Ньютон стремился перевести физику с языка качественных описаний на язык количественного эксперимента и математических моделей — для этого ему и потребовался тщательно продуманный эксперимент, позволяющий отделить физику от психофизиологии. В самом Гёте поэт брал верх над экспериментатором: по словам В. Гейзенберга, «Гёте опасался естественнонаучной абстракции и отшатывался от ее беспредельности потому, что ощущал, как ему казалось, присутствие в ней демонических сил и не хотел подвергаться связанной с этим опасности. Он персонифицировал эти силы в образе Мефистофеля».

Хотя идея о различной преломляемости лучей разного цвета высказывалась и до Ньютона, в частности Антонио де Доминисом и Маркусом Марци, произведенная Ньютоном «анатомия белого света», по словам Б. де Фонтенеля, стала образцом соединения эксперимента с теорией, синтеза фактов и идей, наблюдений и закономерностей, предположений и предсказаний. Ньютон прекрасно осознавал, что его опыты с разложением света призмой открывают новую науку, в которой истина добывается не путем схоластических слово­прений, а из анализа фа-ктов, сравнения результатов экспериментов с предположениями или из заключений, подтвержденных опытным путем. Теперь для опровержения результатов уже было мало авторитетных суждений или мнений — необходимы были конструктивные идеи или другие эксперименты. Ньютон надеялся, что осуществленный им синтез теории и практики вызовет если не восторг, то признание коллег, и поэтому обрушившийся на него шквал критики — правой и неправой — он воспринял как величайшую несправедливость. Больше всего его возмутило то, что Роберт Гук назвал его стройные построения не более чем гипотезой, «отнюдь не столь определенной, как математическое доказательство».

Разногласия Ньютона и Гука связаны, во-первых, с разными подходами к природе света — эмиссионной или корпускулярной у Ньютона и волновой у Гука, и, во-вторых, с утверждением Ньютона о том, что в луче белого света содержатся все цвета. Это, считал Гук, равносильно тому, что говорить о наличии всех музыкальных тонов в воздухе органных мехов или струнах смычковых инструментов. Проще, полагал Гук, объяснить разложение света призмой искажением в ней волнового движения.

Представления Ньютона о природе света довольно противоречивы и переменчивы. Вообще говоря, было бы ошибочным считать его ортодоксальным сторонником корпускулярной теории. Действительно, Ньютон отвергал гипотезу Декарта и Гука, согласно которой свет представляет собой колебательное движение эфира. Связано это с принципиальным различением природы звука и света: «Если бы свет был колебанием эфира, он должен был всегда сильно расходиться по кривым линиям в темную или покоящуюся среду, нарушая все тени и направляясь по кривым порам или проходам, как звук». Иными словами, полагая колебания эфира продольными, как при звуке, и исходя из различия в распространении света (луч сохраняет прямолинейность) и звука (во все стороны от источника), Ньютон считал их природу разной. Однако корпускулярные воззрения Ньютона на природу света не означали полного исключения волновых процессов. Более того, исследуя интерференцию света между плоским и выпуклым стеклами, Ньютон впервые, сам не подозревая того, измерил длины волн разного цвета с точностью около 10 %. Само различие цветов он также объяснил «волнами эфира»:

Тела различных размеров, плотностей или качеств при ударе или другом действии возбуждают звуки различных тонов, а, следовательно, и колебания в воздухе различных толщин *. Я предполагаю также, что лучи света, ударяясь о жесткую преломляющую поверхность, возбуждают колебания в эфире. Эти лучи, что бы они собой ни представляли, различаются по величине, напряжению или силе и возбуждают колебания различных толщин.

Концы волосков оптического нерва, которыми вымощена или облицована сетчатка глаза, являются преломляющей поверхностью такого рода. Когда лучи ударяются об эти волоски, они должны возбуждать там указанные колебания. Эти колебания (подобно звукам рога или трубы) будут пробегать вдоль водянистых пор или кристаллических сердцевин волосков, через оптические нервы в чувствилище (сам свет сделать этого не может). В чувствилище, предполагаю я, они вызывают чувство различных цветов, соответственно своей толщине и смешению.

Возможно, цвета различаются по своим главным степеням: красной, оранжевой, желтой, зеленой, синей, индиго и глубоко-фиолетовой на том же основании, как звук в пределах октавы располагается по тонам *.

Мы видим, что, считая свет потоком корпускул, Ньютон заключал, что по­следние, попадая в глаз или на преломляющие и отражающие поверхности, вызывают такие же колебания эфира, как камень, брошенный в воду, рождая волны эфира разной длины, что, собственно, позволяет объяснить цветность и ряд других оптических явлений.

Компромиссная теория, соединяющая волновые и корпускулярные представления о природе света, выработана Ньютоном в полемике с Гуком — в ответ на полемические замечания Гука на Т е о р и ю с в е т а и ц в е т о в. Сравнивая эмиссионную и волновую гипотезы света, Ньютон писал:

Колебания эфира одинаково полезны и нужны и в той и в другой, ибо если мы примем, что световые лучи состоят из маленьких частиц, выбрасываемых по всем направлениям светящимся телом, то эти частицы, попадая на преломляющие или отражающие поверхности, должны возбудить в эфире колебания столь же неизбежно, как камень, брошенный в воду.

Исаак Барроу выразил дуализм света, пожалуй, еще лучше и конкретнее:

Оба представления о свете [корпускулярное и волновое] встречаются с равными трудностями. Поэтому я склоняюсь к мнению, что свет может порождаться обоими родами движения, как телесным истечением, так и непрерывными импульсами. Может быть, лучше приписывать некоторые действия одному, а иные — другому.

Пожалуй, это самое лучшее выражение представлений о природе света, достигнутое в XVII веке и почти адекватное нынешнему пониманию его сущности.

С. И. Вавилов:

К ньютоновой попытке соединения теории истечения и волновой теории физика все же время от времени возвращается, забывая при этом о первоисточнике. В 1842 г. Н. И. Лобачевский попытался, например, так соединить эмиссионную и волновую теории: «Поток эфира, встречая препятствия на пути, приходит в волнение, подобно тому как вода в реке, встретив плотину, поднимается волной, разделяется на две струи, между которыми проходит пустота, наконец, вода соединяется снова в общий поток; или подобно воздуху, который, встречая препятствие, также волнуется, разделяется на два потока с пустотой между ними… Падение воды за плотиной и пустота, воздухом оставляемая за стеной, отвечают, следовательно, брошенной тени позади непрозрачных тел, вместе представляют нам уклонение света к середине тени».

Взгляды на природу света после Ньютона менялись непрерывно вплоть до нашего времени. В XVIII в., как и раньше, еще не было решающих доводов в пользу корпускул или волн. Волны, например, защищал Эйлер, а корпускулы — Бошкович и Лаплас. Однако после интерференционных опытов Юнга и Френеля победа волн казалась окончательной. В XIX в. с очевидностью выяснилась не механическая, а электромагнитная природа этих волн, и решение, казавшееся простым, вновь стало малопонятным. Открытие квантов энергии на самом пороге нашего столетия полностью перевернуло представления о свете. Идея корпускул, на этот раз конкретизировавшихся в виде световых квантов, или фотонов, казалась снова воскреснувшей. Во всяком случае, в течение примерно десятилетия в оптике воцарился дуализм: явления, относящиеся к распространению света, умели рассматривать только с волновой точки зрения, действия же света на вещество были понятны только на основе представления о корпускулах, или фотонах.

Как в вопросах дуализма света, так и в проблеме эфира Ньютон был непоследователен. Так, в своей О п т и к е он практически отказался от элементов волновой теории, аргументируя это прямолинейностью распространения света, в то время с волновой точки зрения необъяснимой. Кроме того, анализируя открытое к тому времени явление двойного лучепреломления, Ньютон заключил, что оно несовместимо с волновой теорией — пришлось бы предположить существование в кристалле двух различных колеблющихся сред.

Еще более Ньютон непоследователен в теории эфира. На протяжении многих лет Ньютон развивал представления об эфире как в применении к свету, так и тяготению:

Предполагается, что существует некая эфирная среда, во многом имеющая то же строение, что и воздух, но значительно более разреженная, тонкая и упругая.

Немаловажным аргументом существования такой среды служит то, что движение маятника в стеклянном сосуде с выкачанным воздухом почти столь же быстро, как и на открытом воздухе.

Нельзя, однако, предполагать, что эта среда есть однородная материя: она складывается частью из основного, косного тела эфира, частью из других различных эфирных спиритусов, во многом подобно тому, как воздух слагается из косного тела воздуха, перемешанного с различными парами или выдыханиями. В пользу такой разнородности, по-видимому, говорят эластичные и магнитные истечения и начало тяготения.

Фантазия Ньютона по части объяснения с помощью эфира электрических и гравитационных явлений воистину неисчерпаема: «Гравитационный эфир имеет, по Ньютону, возможно, маслянистую или вязкую природу, вследствие чего легко прилипает к стенкам пор вещества, как пары к стенкам сосудов. Благодаря такой способности гравитационного эфира Земля может непрерывно сгущать его, вследствие чего эфир постоянно стремится сверху вниз, увлекая с собою тела, через которые он проходит, с силою, пропорциональной поверхностям всех частиц тела, на которые он действует. Гравитационный эфирный ток компенсируется медленным подъемом такого же количества материи из Земли вверх (атмосфера, водяные пары, дождь), «ибо, — говорит Ньютон, — природа — вечный работник, производящий жидкости из твердых тел и твердые из жидких, стойкие вещи из летучих и летучие из стойких, тонкие из грубых и грубые из тонких» *.

В приложении к оптике Ньютон наделяет эфир колебательными свойствами, пишет о взаимодействии света и эфира: свет нагревает эфир, а эфир давит на свет таким образом, что световой пучок, попадая в область градиента плотности эфира, отступает к более разреженному эфиру — так Ньютон объясняет явления преломления и полного внутреннего отражения при переходе света из менее плотного эфира в более плотный (т. е. из более плотного вещества в менее плотное). К гипотезе эфира Ньютон прибегает при объяснении дифракции, а также — цветов тонких пленок и интерференционных колец, считая при этом, что колебания эфира распространяются быстрее, чем вызвавший их свет.

Ньютон виртуозно пользуется своей гипотезой, создавая на ее основе механические эскизы тяготения, электростатических явлений, мускульных движений и всех известных ему в 1675 г. оптических явлений. Если бы он был любителем физики такого жанра, несомненно, на почве гипотезы 1675 г. могли бы вырасти фолианты фантазий, не менее увлекательных, но более последовательных и убедительных, чем у Декарта.

Парадокс состоит в том, что, изощрив собственные фантазии об эфире, заполняющем свободное пространство и передающем взаимодействия, Ньютон вдруг как бы забывает о нем: в первом издании Н а ч а л  слово эфир почти не упоминается, гравитация больше не связывается с его существованием, и эфиру оставлено место лишь как среде, заполняющей пустоты внутри твердых тел; в О п т и к е  издания 1704 г. понятие эфира вообще отсутствует, а в издании 1706 г. подвергается неожиданной критике — причем сразу с нескольких позиций. По мнению Д. Грегори, сформированному в результате бесед с Ньютоном в это время, исчезновение эфира из космического пространства отнюдь не случайно — Ньютон склонялся к замене эфира на вездесущего Бога в буквальном смысле: «Так, как мы чувствуем предметы, когда изображения их доходят до мозга, так и Бог должен чувствовать всякую вещь, всегда присутствуя при ней. Он полагает, что Бог присутствует в пространстве, как свободном от тел, так и там, где тела присутствуют».

Казалось бы, пожилой, вполне сформировавшийся Ньютон решил вопрос о замене эфира вездесущим Богом, но… во втором издании Н а ч а л 1713 г. недавно отринутый эфир вновь проникает в книгу, причем его присутствие и функции ограничены телами — об эфире в пространстве здесь речь не идет. В О п т и к е издания 1717 г. позиция Ньютона снова меняется — эфир вновь возвращается, в том числе и в пространство, используется для объяснения преломления и дифракции, а заодно — гравитации (в последнем случае «не измышляющий гипотез» Ньютон предлагает уже третью по счету эфирную модель тяготения). Более того, Ньютон ставит здесь вопрос об атоми­стическом строении эфира и даже его плотности, которая якобы в 700 000 раз меньше плотности воздуха (последняя цифра необходима Ньютону, чтобы снизить сопротивление эфира движению планет: при указанной плотности «сопротивление его будет свыше чем в 600 000 000 раз меньшим, чем у воды. Столь малое сопротивление едва ли произведет заметное изменение движений планет за десять тысяч лет»).

Самое парадоксальное заключается в том, что в последнем прижизненном издании О п т и к и «вопросы», где автор положительно относится к идее эфира, соседствуют с «вопросами» предыдущих изданий, в которых эфир отрицается, так что книга представляет собой как бы эклектическую смесь «проэфирных» и «контрэфирных» тезисов. Не учитывая возраста Ньютона в момент издания О п т и к и 1717 г., С. И. Вавилов создал целую систему рассуждений «верного прочтения» позднего Ньютона, из которой якобы следует, что указанное противоречие или, точнее говоря, несовместимость — результат ньютоновского «гипотез не измышляю», чуть ли не свифтовской иронии и сарказма. Я бы охотно поверил в это, если бы мог найти хоть малейшее сходство в структуре психики двух величайших современников…

Ньютон противоречит себе отнюдь не только в оптических проблемах. Движение планет и комет, считавшееся ранее совместимым с наличием эфира, в поздних работах приводится Ньютоном как факт, противоречащий концепции эфира. Ньютон прибегает при этом к совершенно несвойственному ему «аргументу» — ссылке на авторитет древних философов.

В работах Ньютона по оптике, помимо противоречий, можно найти немало ошибочных утверждений, вполне простительных для его времени, но все же свидетельствующих о недостатке интуиции. Так, из неправильной интерпретации причин преломления света Ньютон делает ошибочный вывод, что скорость света в среде больше, чем в пустом пространстве, опровергнутый в XIX веке прямыми опытами Фуко. Ошибочен вывод Ньютона и о невозможности построения телескопа-рефрактора, лишенного хроматических аберраций, — такой ахроматический прибор создан в 1729 году Люром Холлом. Ньютон не предвидел возможность существования излучения за пределами солнечного видимого спектра, хотя такая гипотеза не только существовала при его жизни, но даже некто д-р Маддок как-то прямо задал Ньютону вопрос о его отношении к такого рода «темным» лучам. Ньютон ответил, что существование таковых сомнительно. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение было открыто через сто лет. Ньютон ошибся и в своем утверждении, будто цвет не может изменяться при взаимодействии луча с веществом. В дальнейшем был обнаружен целый ряд оптических явлений, приводящих к изменению «цветности» луча (частоты световых колебаний, выражаясь на современном языке). Правда, такого рода явления во времена Ньютона трудно было предвидеть, но ведь и Ньютоны рождаются раз в триста лет…

Пришла же ему идея о возможности превращения света в вещество и вещества в свет. Ведь говорил он о гравитационном искривлении лучей света (см. эпиграф). Ведь писал о «солнечном ветре» — давлении света:

Что нежнейшие испарения в свободных пространствах уступают действию лучей, не противоречит здравому смыслу, несмотря на то, что в наших областях грубые вещества не воспринимают заметных движений от действия лучей Солнца.

Помимо детального изучения явления преломления света, Ньютон внес существенный вклад в изучение явлений дифракции и интерференции; не вполне ясно осознавая того, открыл явление поляризации света; описал закон рефракции, связывающий показатель преломления и плотность тела; обна­ружил периодическое изменение окраски тонких пленок с изменением их толщины.

Я не буду выделять в отдельный раздел атомизм Ньютона — его представления о строении вещества, тем более что он сам включил их в свои оптиче­ские работы. Понятием «атом» Ньютон не пользуется, предпочитая более неопределенное и широкое — частицы или корпускулы. Судя по всему, Ньютон считал материю состоящей из одинаковых частиц, а разные вещества, по его мнению, отличались плотностью или рыхлостью их «упаковки».

Представим себе, что частицы тел расположены так, что промежутки, или пустые пространства между ними, равны им всем по величине, что частицы могут быть составлены из других частиц, более мелких, пустое пространство между коими равно величине всех этих меньших частиц, и что подобным же образом эти более мелкие частицы снова составлены из еще более мелких, которые все вместе по величине равны всем порам, или пустым пространствам между ними… Если есть пять таких степеней, в теле будет в 31 раз более пор, чем твердых частей. При ше­сти степенях в теле будет в 63 раза больше пор, чем твердых частей, и так далее до бесконечности. Есть и другие пути для понимания исключительной пористости тел. Но каково в действительности их внутреннее строение, мы еще не знаем.

Мельчайшие частицы материи могут сцепляться посредством сильнейших притяжений, составляя большие частицы, но более слабые; многие из них могут также сцепляться и составлять еще большие частицы с еще более слабой силой, и так в ряде последовательностей, пока прогрессия не закончится самыми большими частицами, от которых зависят химические действия и цвета природных тел.

Ньютон рисует вполне реалистическую иерархию структур, отличающуюся от современных представлений разве тем, что даже «первое соединение» (ядро атома в современном смысле) состоит из разных частиц, что «вторые соединения» (атомы в современном смысле) не являются механическим сложением первых и что силы, связывающие структуры разной иерархии, радикально отличаются по величине и дальнодействию.

Механицизм атомистики Ньютона ввел его в заблуждение относительно возможности взаимопревращения элементов путем обычных химических реакций, разложений и соединений. Ньютон полагал, что если использовать более эффективные химические воздействия, раздробив вещество до «первых соединений» или исходных частиц, то из них можно получить искомое — золото. При этом обнаружится единство материи и один элемент пре­вратится в другой. В статье О п р и р о д е к и с л о т анализируются ­растворы золота в ртути и царской водке и делается предположение о растворителе, который способен разделить составляющие части атомов, неделимых в обыч­ных реакциях. Логика Ньютона становится ясной из следующего текста:

Посредством силы притяжения кислоты разрушают тела, двигают жидкость и возбуждают тепло, разделяя при сем некоторые частицы настолько, что они превращаются в воздух и создают пузырьки. В этом состоит основа растворения и брожения.

Я не хотел бы приписывать Ньютону то, что он «угадал» существование атомного ядра и чуть ли не атомных реакций, действительно ведущих к вожделенному алхимиками превращению одних веществ в другие, но, судя по всему, алхимиком он был не рядовым, хотя и не достиг в химии сколь-нибудь значительных результатов. В портсмутской коллекции обнаружена следующая запись Стекли:

Он [Ньютон] написал также химическое сочинение, объясняющее принципы этого таинственного искусства на основании экспериментальных и математических доказательств; он очень ценил это сочинение, но оно, по несчастью, сгорело в его лаборатории вследствие случайного огня. Он никогда не предпринимал вновь этой работы, о чем приходится весьма сожалеть.

Трудно себе представить, чтобы при трудолюбии Ньютона, собственноручно переписавшего многие алхимические книги, он отказался бы от намерения восстановить хотя бы главные идеи своих достижений в химии. Судя по большому количеству сохранившихся записей, в химических исследованиях Ньютон так и не вышел за пределы чисто эмпирической работы, преследующей традиционную для его времени цель — получение золота. В отличие от других алхимиков, ему пришлось лишь скрывать эту часть своей деятельности, особенно после назначения директором Монетного двора. Кто-то очень правильно заметил, что один слух о том, что глава Монетного двора может превращать медные фартинги в блестящие золотые гинеи, посеял бы панику по всей стране.

Вместе с тем многочисленные химические записи Ньютона позволяют довольно подробно восстановить круг его интересов: извлечение металлической ртути из различных соединений, рецепты сплавов, сведения о сплавах с низкой температурой плавления, поиск составов для зеркал отражательного телескопа, опыты с сурьмой, ­железной рудой, медью и оловом, приготовление амальгам, — но главной целью, конечно, всегда была трансмутация, превращение элементов, получение золота.

С. И. Вавилов:

Работа, конечно, осталась безрезультатной в отношении основной задачи. Более удивительно отсутствие иных, специальных и частных результатов. Во всяком случае, в сохранившихся записях, по-видимому, нет ничего, кроме разрозненных наблюдений большей частью качественного характера. Такое положение дела трудно связать с поразительным экспериментальным талантом Ньютона, проявленным в особенности в оптических исследованиях. Искусство превращать опыты в гибкое, податливое орудие исследования, следующее за мыслью и логикой экспериментатора, — в этом состояло одно из основных умений Ньютона, и его мы не видим в хаосе... алхимических опытов. Надо надеяться, что внимательное изучение алхимического рукописного архива Ньютона когда-нибудь разрешит этот вопрос. Сейчас он остается без ответа.

Я так не считаю. Мне кажется, ответ есть и очень простой: когда нет направляющей идеи, никакое экспериментальное мастерство не позволит открыть новые, неведомые миры, даже если этим занимаются Ньютон или Эйнштейн. Так произошло с «химией» Ньютона, так произошло с единой теорией поля Эйнштейна…

И все же одна очень важная мысль относительно природы материи у Нью­тона была — ее упустило большинство исследователей его творчества. Вот эта мысль:

Мне представляется, что Бог с самого начала сотворил вещество в виде твердых, непроницаемых, подвижных частиц и что этим частицам он придал такие размеры и форму и такие другие свойства и создал их в таких количествах, как Ему нужно было для той цели, для которой он их сотворил.

Тут самое место и время перейти к теологии величайшего физика…

Богословие и история Ньютона

Ньютон действительно замечательный ученый и не только благодаря своим поразительным достижениям в математике, но и в теологии и благодаря своим большим знаниям в Священном Писании, в чем мало кто может с ним сравниться.