Неоткрытые открытия, или Кто это придумал?
Шрифт:
Впрочем, шифровка Ньютона в письме к Лейбницу и, наоборот, открытое, ясное изложение метода Лейбницем в его ответе ставятся некоторыми историками в упрек Ньютону. Но этот упрек едва ли справедлив: обычай скрывать еще не вполне обработанные результаты научной работы в виде анаграмм или шифров был широко распространен. Надо отметить также, что Ньютон еще в первом издании «Начал» отозвался о работах Лейбница совершенно объективно. В знаменитом «Поучении» во второй книге «Начал» он по поводу метода флюксий пишет: «В письмах, которыми около десяти лет тому назад я обменивался с весьма искусным математиком Г. Лейбницем, я ему сообщал, что обладаю методом для определения максимумов и минимумов, проведения касательных и решения тому подобных вопросов, одинаково приложимых
Естественно поставить вопрос, весьма существенный для понимания характера Ньютона: почему же он не опубликовал свой метод? Есть основания полагать, что математика в глазах Ньютона играла вспомогательную роль в физическом исследовании. К тому же Ньютон считал, что закрепил свои права в указанном письме к Лейбницу, так что само опубликование нового метода потеряло свою остроту – метод стал уже известным, все сводилось только к тому, чтобы гарантировать себе приоритет, в котором Ньютон не сомневался. Вообще, в это время Ньютон был необычайно спокоен по поводу своих прав на первенство.
Триумфальное шествие нового метода дифференциального исчисления под именем Лейбница начинает, однако, беспокоить национальную гордость английских патриотов. В 1695 году известный математик Уоллис пишет Ньютону: «Вы не заботитесь как следует о вашей чести и чести нации, удерживая столь долго ваши ценные открытия». Однако даже такие слова не подействовали на Ньютона: он по-прежнему молчал. Непосредственным зачинщиком распри Ньютона с Лейбницем стал переселившийся в Лондон женевский математик Фатио Дюилье. Обиженный на Лейбница по разным причинам, Фатио напечатал в 1699 году небольшую книгу, в которой между прочим не только подчеркнул, что Ньютон первый открыл новый метод, но сделал легкий намек на возможность плагиата со стороны Лейбница. Лейбниц отнесся к этому обвинению спокойно и указал, что не имеет никакого намерения вступать с Ньютоном в прения о первенстве: он исполнен к нему глубокого уважения и уверен, что и Ньютон не одобряет писаний Фатио.
Распря разгорелась снова в связи с появлением в 1704 году «Оптики» Ньютона, в которой автор дал наконец долгожданное печатное изложение своего метода. В безымянной, но написанной, очевидно, Лейбницем рецензии на «Оптику» в Acta Eruditorum при всех похвалах, расточаемых по адресу Ньютона, рецензент истолковывает выводы Ньютона в терминах дифференциального исчисления. Сам Ньютон, как он утверждал позднее, понял эту рецензию как прямое обвинение в плагиате. Спор возобновился с новой силой: один из самых ревностных учеников Ньютона Джон Кейль в работе «О законе центральных сил» в 1708 году поместил такой абзац: «Все это следует из столь знаменитого теперь метода флюксий, первым изобретателем которого был, без сомнения, сэр Исаак Ньютон, как в этом легко убедится каждый, кто прочтет его письма, опубликованные Уоллисом. То же исчисление опубликовано позднее Лейбницем в Acta Eruditorum, причем он только изменил название, вид и способ обозначений».
Замечательно, что почти все статьи в защиту Ньютона были написаны им самим и лишь опубликованы под именами его друзей. Обвинения Лейбница в плагиате стали звучать еще определеннее. И тут Лейбниц, как член Королевского общества, совершил ошибку, обратившись с жалобой на Кейля. Ньютон, будучи президентом общества, назначил для разбора дела «незаинтересованную» комиссию, «случайно» составленную из друзей Ньютона. Но и этого было мало: он сам пишет отчет комиссии и заставляет общество его опубликовать, официально обвиняя Лейбница в плагиате. Вдобавок к тому, чувствуя себя все еще неудовлетворенным, Ньютон анонимно публикует сжатый пересказ этого отчета
В середине 1713 года вышла книга, являющаяся результатом работы комиссии. В книге изложена уже известная нам переписка и приведено мотивированное решение комиссии, заканчивающееся следующей фразой: «По этим основаниям мы считаем Ньютона первым изобретателем и думаем, что Кейль, утверждая это, не сделал ничего несправедливого по отношению к Лейбницу». Лейбниц отвечал безымянным листком, где Ньютону бросался ряд упреков: напоминалась полемика Ньютона с Гуком, присваивание Ньютоном астрономических наблюдений Флемстида и пр. В спор вовлекались все новые ученики Ньютона – Кейль, Котс, Тэйлор и другие.
До 1714 года сам Ньютон старался оставаться в тени, но позднее ему пришлось вести полемику и от своего имени. Спор не закончился и даже после смерти Лейбница в 1716 году. Говорят, что Ньютон по поводу кончины своего противника заявил, что он получил большое удовлетворение от того, что ему удалось «разбить сердце Лейбница».
И все-таки где же правда?
Длительное изучение вопроса привело историков математики к выводу, что основы анализа бесконечно малых были открыты Ньютоном и Лейбницем независимо, причем несомненно, что открытие Ньютона сделано несколькими годами ранее. Но теория приобрела силу только после того, как Лейбницем было доказано, что дифференцирование и интегрирование – взаимно обратные операции. Об этом свойстве хорошо знал и Ньютон, но только Лейбниц увидел здесь ту замечательную возможность, которую открывает применение математического анализа. А в науке их имена стоят рядом – например, в названии формулы Ньютона – Лейбница.
Закон сохранения энергии: Роберт фон Майер и Джеймс Прескотт Джоуль
В 1838 году Роберт фон Майер, немецкий врач и естествоиспытатель, получил степень доктора медицины. В этом же году в качестве судового врача он на торговом корабле отправился в Батавию. До 1942 года это был главный город Нидерландской Индии на острове Ява, сейчас мы называем его Джакартой. Во время этого путешествия фон Майер сделал открытие, перевернувшее всю его жизнь.
В тропиках часть команды серьезно заболела, и фон Майер избрал одним из методов лечения популярное в те времена кровопускание.
На рейде в Батавии фон Майер произвел немало кровопусканий и заметил, что «кровь, выпускаемая из ручной вены, отличалась такой необыкновенной краснотой, что, судя по цвету, я мог бы думать, что попал на артерию». Отсюда он сделал вывод, что «температурная разница между собственным теплом организма и теплом окружающей среды должна находиться в количественном отношении с разницей в цвете обоих видов крови, то есть артериальной и венозной… Эта разница в цвете является выражением размера потребления кислорода или силы процесса сгорания, происходящего в организме… Это казалось невероятным, но так было не у одного, а у всех пациентов».
Другими словами, фон Майер пришел к заключению, что в тропиках, где жарко и для поддержания температуры тела нужно меньше энергии, не весь кислород отдается тканям – то есть окислительные процессы идут при значительно меньшем потреблении кислорода. Этот вывод стал результатом многих часов размышлений. Перед фон Майером встал вопрос: как изменится количество теплоты, выделяемое организмом при переработке пищи, если он при этом будет совершать работу? Если бы количество теплоты не изменилось, то из того же количества пищи можно было бы получать больше тепла путем перевода работы в тепло (например, через трение). Если же количество теплоты изменится, значит, работа и тепло должны быть каким-то образом связаны и между собой, и с процессом переработки пищи. Подобные рассуждения привели Майера к формулированию закона сохранения энергии в качественной форме: «Движение, теплота и, как мы намерены показать в дальнейшем, электричество представляют собой явления, которые могут быть сведены к единой силе, которые изменяются друг другом и переходят друг в друга по определенным законам». Это уже фактически была формулировка закона сохранения энергии.