10 гениев науки
Шрифт:
«Сначала я расплавил одну медь, затем положил туда мышьяк и, сплавив несколько, размешал все вместе, остерегаясь вдыхать ядовитый дым. Затем добавил олова и снова, после очень быстрого расплавления его, все перемешал. После этого сразу все вылил».
«Полировка, которой я пользовался, была такого рода. Я имел две круглых медных пластинки, шесть дюймов в диаметре каждая, одну выпуклую, другую вогнутую, точно притертые одна к другой. К выпуклой пластинке я притирал металл объектива, или вогнутое зеркало, которое нужно было полировать до тех пор, пока оно принимало форму выпуклой пластинки и было готово к полировке. Затем я покрывал выпуклый металл очень тонким слоем смолы, капая расплавленной смолой на металл и нагревая его; чтобы сохранить смолу мягкой, в это время я притирал ее вогнутой медной пластинкой, смоченной для того, чтобы распределить смолу поровну по всей поверхности… Затем
За такую сложную и трудоемкую работу Ньютон был вознагражден сполна. Его новый телескоп давал четкое и ясное изображение. Осенью 1671 года ученый отправил свой телескоп Карлу II. За несколько лет до этого, в 1662 году, организованный знаменитым Бойлем «Невидимый колледж» — неофициальный кружок естествоиспытателей — превратился в Лондонское Королевское общество. К началу семидесятых годов в Общество входили практически все крупные ученые Англии. Среди них были Барроу, Бойль, Грегори, Гевелиус, Гук, Гюйгенс, Локк, Уоллис. Прибор, присланный в Лондон, был рассмотрен не только королем, но и членами Королевского общества. Телескоп произвел на ученых большое впечатление, и уже 11 января 1672 года его автор был принят в Общество. Для молодого ученого это было большой честью.
Телескоп, сконструированный Ньютоном, очень быстро завоевал популярность среди ученых всего мира. Ньютон и его коллеги продолжали работать над усовершенствованием этого прибора. До сих пор телескопы-рефлекторы состоят на службе у астрономии и более чем эффективно выполняют свои задачи.
Интересно, что созданием зеркального телескопа Ньютон не ограничился. Сходный принцип он предлагал использовать и для создания микроскопов. Но первый такой микроскоп был построен только в XIX веке. Но к этому времени линзовые микроскопы уже были настолько совершенны, что отражательный им уступал. Однако в наше время отражательные микрообъективы используются в некоторых специфических целях.
Став членом Лондонского Королевского общества, Ньютон начал активно использовать его трибуну, выступая со все новыми и новыми сообщениями. Заявление о готовности сделать первое из них ученый сделал уже через неделю после принятия. Он писал секретарю Общества:
«Нельзя ли сообщить мне в Вашем ближайшем письме, сколько времени будут еще продолжаться еженедельные собрания Общества, ибо я рассчитываю представить Королевскому обществу на апробацию сообщение об одном физическом открытии, которое и привело меня к построению телескопа. Я не сомневаюсь, что этот доклад будет приятнее, чем сообщение о приборе; ибо, по моему суждению, дело идет о примечательнейшем, если не важнейшем открытии, которые когда-либо делались относительно действий природы».
Возможность выступить перед членами Общества была предоставлена Ньютону 6 февраля. В теме своего доклада «Новая теория света и цветов» ученый замахнулся на одну из фундаментальных проблем науки того времени. Здесь требуется небольшое отступление.
С момента начала оптических исследований у Ньютона накопилась масса практического материала, и он успел создать на его основе новую концепцию. Сказать, в какой именно период деятельности ученый сложил разрозненные наблюдения в целостные представления, трудно. Но скорее всего, процесс создания собственной теории света происходил во время все того же пребывания в деревне. В 1669 году с высоты Лукасовской кафедры Ньютон изложил своим слушателям уже готовую концепцию. Результат последовал практически незамедлительно. лекции нашего героя перестали посещать. Причин, скорее всего, было несколько. Во-первых, в отличие от Галилея, лекции которого пользовались огромной популярностью, Ньютон не был блестящим оратором. Во-вторых, уровень научных знаний и владение математическим аппаратом молодого профессора и его студентов были просто несравнимы. Скорее всего, объяснения Ньютона, его многочисленные и громоздкие геометрические расчеты были скучны, а то и непонятны большинству слушателей. В-третьих, на лекциях молодой ученый не имел возможности проводить те или иные демонстрации. Он был вынужден ограничиваться только описанием экспериментов и их пояснениями. А оптика, которую невозможно увидеть, не была привлекательна в глазах студентов. Впрочем, сведения о непопулярности лекций
Материалы своих лекций Ньютон изложил в рукописи «Лекции по оптике». Эта рукопись сохранилась только в архиве Тринити-колледжа и не была издана при жизни автора. Многие ее положения Ньютон использовал в своем трактате «Оптика», изданном в 1704 году. Но для историков науки «Лекции по оптике» являются ценным источником, который дает понять, когда сформировались те или иные взгляды ученого и как они эволюционировали.
Здесь следует вернуться на несколько лет назад и рассказать о том, как излагал основы оптики предшественник, учитель и друг Ньютона Барроу. Первый профессор кафедры, как мы помним, стал автором труда «Лекции по оптике и геометрии». В этой работе и в своих аудиторных лекциях Барроу особое внимание уделял геометрическому подходу к оптическим явлениям. Природу же света он рассматривал очень осторожно и не без налета иронии. Он писал: «Физики много спорят о природе света, одни считают свет некоторой телесной субстанцией, другие качеством или движением. Спорят о происхождении света, о том, проходит ли он через среду непрерывно или распространяется импульсами, умножая сам себя. Я не разбираю этих любопытных вопросов… Оба представления о свете 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. Поскольку надо же сказать что-нибудь о природе света, я соглашаюсь с теми из коротко упомянутых гипотез, которые что-нибудь объясняют, принимая, что дело происходит так или схожим способом».
Кроме чисто прагматического подхода, позволяющего рассматривать изучаемые явления, не проникнув до конца в их суть, в этом отрывке можно при желании найти и гениальную догадку о двойственной природе света. Но цитату мы привели не для этого. Тут важно показать, что Барроу не придерживался тех или иных взглядов на природу света и просто излагал своим студентам уже существующие теории, некоторые из которых к тому времени уже устарели. И еще важно то, что к этим гипотезам Барроу относится очень скептически, не считая, что они могут претендовать на абсолютную научную истину. Такой подход перенял и его гениальный ученик.
В своей теории света Ньютон основывался на экспериментальных данных. В «Лекциях» ученый делал упор именно на рассмотрении природы света: «Однако я заметил, что геометры до сих пор ошибочно понимали свойства света, относящиеся к преломлениям; они молчаливо основывали свои доказательства на некоторой недостаточно хорошо установленной физической гипотезе. Поэтому небесполезным полагаю подвергнуть начала этой науки более строгому исследованию и добавить к тому, что излагал мой уважаемый предшественник с этого места, то, что открыто мной в оптике и установлено многочисленными опытами».
Курс лекций разбит на две части: «О преломлении лучей света» и «О происхождении цветов». И если в первой части рассматривается с некоторыми добавлениями уже привычная в то время геометрическая оптика, то вторая содержит новую теорию. Во второй части Ньютон сначала критически рассматривает существовавшие до него теории цветов, начиная с Аристотеля и заканчивая современниками. Дальше пишет о том, что его предшественники, изучая цвета, не пользовались математическими методами и настаивает на ошибочности такого подхода. Он указывает, что в оптике и исследовании природы цветов математические методы не менее важны, чем в других разделах физики. Впрочем, дальше Ньютон утверждает, что математический подход необходим для всех естественных наук: «Я надеюсь на этом примере показать, что значит математика в натуральной философии, и побудить геометров ближе подойти к исследованию природы, а жадных до естественной науки сначала выучиться геометрии, чтобы первые не тратили все свое время на рассуждения, бесполезные для жизни человеческой, а вторые, старательно выполнявшие до сих пор свою работу превратным способом, разобрались в своих надеждах, чтобы философствующие геометры и философы, применяющие геометрию, вместо домыслов и возможностей, восхваляемых всюду, укрепляли науку о природе высшими доказательствами».
В «Лекциях» Ньютон не отдает предпочтение ни одной теории света: ни корпускулярной, ни волновой. Вместо этого он демонстрирует новый, математический подход. По его мнению, для изучения света нужно на основе опытов сформулировать постулаты, подобные аксиомам геометрии. И уже из этих постулатов делать логические выводы, которые необходимо подтверждать новыми опытами. Выступая 6 февраля 1672 года в Королевском обществе, он всесторонне демонстрирует этот подход. Вот основные положения световой теории Ньютона, сопровожденные описанием конкретных опытов, которые привели к данному выводу: