История лазера. Научное издание

Бертолотти Марио

Гюйгенс принимал точку зрения Декарта, согласно которой, каждое явление можно представить как некоторый механический процесс. Упругие явления были хорошо известны к тому времени, в частности, благодаря исследованиям Гука, и если для света нужны были волновые представления, то упругие колебания представлялись вполне уместными. Был уже известен целый ряд примеров упругих колебаний: морские волны волновое явление колебаний воды; звуковые волны волновое явление в воздухе, звук скрипичной струны, получаемый благодаря ее колебаниям. Все эти волны являются упругими колебаниями некоторых сред. Принимая, что эфир это среда, в которой распространяется свет, и что свет является волнами, естественно было принять, что он и является упругими колебаниями

этого эфира.

При обсуждении волнового процесса распространения Гюйгенс в Traite de la Lumiere ввел знаменитый принцип, носящий его имя, с помощью которого он смог количественно вывести законы отражения и преломления. Затем он дал физическое объяснение изменениям скорости света при его распространении из одной среды в другую, предположив, что прозрачные тела состоят из твердых частиц, которые, взаимодействуя с эфиром, изменяют его упругость.

РГук, Рё Гюйгенс предполагали, что свет представляет СЃРѕР±РѕР№ быстрое колебательное движение эфира. Рфир определялся, как особая среда, упругая Рё СЃ необходимостью твердая, РЅРѕ которая столь тонка (весьма несовместимые свойства), что заполняет РІСЃРµ пространство внутри Рё РІРЅРµ материальных тел. Рто колебательное движение может напоминать, как писал Гюйгенс, волны РЅР° РІРѕРґРµ, получающиеся РїСЂРё падении камня.

Рсаак Ньютон

Рсаак Ньютон родился РІ Вулсторпе, Линкольншире, 25 декабря 1642 Рі. РћРЅ, без сомнения, является РѕРґРЅРёРј РёР· самых выдающихся исследователей РџСЂРёСЂРѕРґС‹. Его мать принадлежала Рє умеренной части благородного класса, Р° отец, который умер РґРѕ его рождения, был мелким землевладельцем. Его строгое пуританское воспитание, усиливаемое отчужденностью РѕС‚ матери, которая вторично вышла замуж Р·Р° протестантского священника, Р° затем восстановленные тесные, нежные отношения СЃ ней, рассматриваются некоторыми биографами РІ РґСѓС…Рµ фрейдистских интерпретаций, касающихся его нервных срывов, женоненавистничества, Рё причуд характера.

РћРЅ должен был стать мелким землевладельцем, Рё его обучение должно было ограничится средней школой. РќРѕ его замечательная склонность Рє механическим изобретениям, Р° также Рє гуманитарным изучениям РІ области древнееврейского языка Рё теологии дали основания его учителям рекомендовать его РІ Кембриджский университет. РћРЅ был РїСЂРёРЅСЏС‚ РІ Тринити колледж РІ РёСЋРЅРµ 1661 Рі., РЅРѕ его мать РЅРµ оплатила обучение, Рё РѕРЅ был вынужден поступить РІ университет РЅР° положение subsizar. Так назывались бедные студенты, РІ которые должны были исполнять обязанности слуг РїРѕ отношению Рє старшим студентам. Рто тягостное для него положение, сделало его еще более замкнутым РїРѕ отношению Рє окружающим его студентам, которые впоследствии, РєРѕРіРґР° РѕРЅ стал знаменитым, РЅРµ могли вспомнить встречи СЃ РЅРёРј. РћРЅ РЅРµ выделялся РІ СЃРІРѕРёС… официальных занятиях Рё РЅРµ следовал формальному РєСѓСЂСЃСѓ. Как РІ математике, так Рё РІ натуральной философии (физике, РіРѕРІРѕСЂСЏ современным языком) РѕРЅ был самоучкой, так как РІ то время РѕР±Рµ эти дисциплины преподавались слабо. Механистический РјРёСЂ Декарта Рё атомистические концепции теолога, математика Рё астронома Пьера Гассенди (15921655), который был профессором Колледж РґРµ Франс РІ Париже, увлекли его, Рѕ чем РѕРЅ записал РІ своей записной книжке, которая РІ тот период называлась Quaestiones quaedam philosophical. Хотя, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, РѕРЅ РЅРµ пришел Рє определенным заключениям, РѕРЅ СЏРІРЅРѕ склонялся Рє атомизму. РћРЅ критиковал теорию света Декарта, основанную РЅР° РІРёС…СЂСЏС…, отдавая предпочтение корпускулярной теории. РЎ помощью натуральной философии РѕРЅ открыл для себя математику. Возможно, РѕРЅ РєСѓРїРёР» Геометрию Рвклида, РЅРѕ прочел лишь первые страницы, находя РёС… очевидными, хотя позднее РѕРЅ сожалел, что РЅРµ уделил большего внимания тексту.

Чтобы остаться в Кембридже, Ньютону нужно было получить постоянную должность, в 1664 г. при поддержке спонсоров он был назначен преподавателем. Благодаря своему новому положению он получил возможность четыре года проводить исследования, а либерализм в отношении преподавания позволял полностью посвящать себя этим исследованиям.

Когда он работал над проблемой, он забывал не только спать, но и есть. В результате, его еда доставалась его кошке или соседям по комнате, которым только и оставалось что изумляться такому поведению.

Р’ то время университет Кембриджа был полон людей, которые заботились РЅРµ столько Рѕ науке, сколько Рѕ своем финансовом благополучии; поэтому молодой Ньютон легко РїСЂРѕС…РѕРґРёР» ступени академической карьеры: РІ 1665 Рі. РѕРЅ получил степень бакалавра искусств, РІ 1667 Рі. стал младшим сотрудником, Р° РІ 1668 Рі. старшим сотрудником Рё мастером искусств. Р’ 1669 Рі. его учитель, теолог, эллинист Рё математик Рсаак Барроу (1630 1670) уступил ему кафедру математики (РІ настоящее время причины этого РЅРµ вполне СЏСЃРЅС‹ Рё есть некоторые сомнения, что РѕРЅ так поступил, РІРёРґСЏ гениальность своего ученика). Рту кафедру Ньютон занимал РґРѕ 1701 Рі.

Между 1664 и 1665 г. Ньютон стал наиболее выдающимся математиком своего времени, установив основы исчисления бесконечно малых и получив другие важнейшие результаты в математике.

Р’ возрасте 27 лет РѕРЅ уже был профессором математики РІ Кембридже Рё несколько позднее стал членом Королевского Общества. Традиции описывают его как помешанного профессора, постоянно погруженного РІ трудные проблемы. Рассказывали, что РІРѕ время Великой Чумы, РєРѕРіРґР° РѕРЅ вынужден был бежать РІ СЂРѕРґРЅСѓСЋ деревню, РѕРЅ, гуляя РІ саду Рё РІРёРґСЏ яблоко, падающее РЅР° землю, старался понять, почему Луна РЅРµ падает РЅР° Землю. Рта нить размышлений привела его Рє открытию закона всемирного тяготения. Его быстрая академическая карьера поддерживалась надежными основами РІ физике Рё математике, Р° также приобретением знаний РІ гуманитарных дисциплинах РїСЂРё обучении РІ Кембридже. Его записные книжки дают представления Рѕ внимательном чтении Галилея, Декарта, Гассенди Рё РґСЂ. Молодой натуральный философ считал себя, стоящим РЅР° плечах гигантов, как РѕРЅ выразился однажды. РћРЅ СЃРјРѕРі усвоить РІСЃРµ успехи РЅРѕРІРѕР№ науки Рё СЃ исключительной ясностью разработать принципиальные темы СЃРІРѕРёС… великих вкладов РІ науку. Период 16651666 РіРі. был особенно плодотворен.

Рзучая Кеплера, Декарта Рё Галилея, Ньютон рассматривал РІСЃРµ еще нерешенные проблемы коперниковской астрономии Рё размышлял РѕР± атомизме, вакууме Рё РѕР± экспериментальных Рё математических методах Галилея. РћРЅ придал проблеме планетарных РѕСЂР±РёС‚, определяемых тремя законами Кеплера, РЅРѕРІРѕРµ теоретическое содержание, отвергая кеплеровскую гипотезу причин небесных движений. Р’ это же время, РѕРЅ дал первую формулировку закона всемирного тяготения, позднее ставшей легендарной РІ знаменитом анекдоте Рѕ яблоке, распространяемом его биографами, Рё который сам Ньютон любил рассказывать РІ старости. РќР° самом деле исследования показывают, что формулировка закона всемирного тяготения была дана позднее. Отвечая РЅР° РІРѕРїСЂРѕСЃС‹, как РѕРЅ открыл этот закон, РѕРЅ РіРѕРІРѕСЂРёР»: Постоянно размышлял РѕР± этом. Никакой РґСЂСѓРіРѕР№ ответ РЅРµ РјРѕРі Р±С‹ лучше характеризовать этого человека, РЅРµ только подчеркивая его образ жизни, посвященной скорее рассуждениям, чем действиями, РЅРѕ также давая понимание его рабочей методологии.

Р РёСЃ. 5. Рто представление эксперимента Ньютона СЃ РїСЂРёР·РјРѕР№. Пучок солнечного света OF после прохождения маленького круглого отверстия F преломляется РїСЂРёР·РјРѕР№ РђР’C Рё изображается РІ РІРёРґРµ спектра PYTZ РЅР° противоположной стене

В то же время он сконструировал первый телескоп-рефлектор, Сам изготовил зеркало путем плавления особого сплава и производя шлифовку и полировку. Он также решил проблему состава белого света путем постановки знаменитых экспериментов по дисперсии, выполненных со стеклянной призмой. Такие эксперименты были обычными для ученых в оптике того времени, но только Ньютон смог выполнить их на уровне точных математических методов. В 1666 г., когда он был еще студентом Тринити Колледжа в Кембридже, он взял стеклянную призму, чтобы испытать с ней знаменитые Явления Цветов (рис. 5). Он писал: