На чьих плечах стоял Ньютон?

На чьих плечах стоял Ньютон?

 

            Три с лишним века тому назад никто не знал, почему яблоко падает на Землю, а Луна нет. Пасмурным английским летом 1687 года появилась книга, в которой объяснялось и это, и многое другое, и к тому же доказывался один из главных законов нашего мира: закон всемирного тяготения. Говорят, более влиятельной книги история науки не знала. Да и техники тоже. Всё что движется по земным и космическим трассам, движется по законам Ньютона. Французский физик Лагранж назвал Ньютона самым счастливым из гениев, «ибо только раз дано человеку открыть систему мира». Почему же именно Ньютону выпало это счастье? Современники говорили о его «почти божественном» разуме, Вольтер поведал миру о яблоке. Но не одни лишь падающие плоды питали мысль гения.

            Январским вечером 1684 года в лондонской кофейне собрались трое джентльменов, без которых Ньютон, пожалуй, не стал бы писать своей главной книги, сколько ни падай яблоки. Была среда, хотя числа никто потом не мог вспомнить. Одного из джентльменов звали Кристофер Рен. Всякий школьник, прилежно учивший тему «Лондон», знает, что именно Рен построил собор святого Павла, да и вообще был самым знаменитым английским архитектором. Гораздо хуже известно, чем занимался в детстве будущий великий зодчий. А занятие у него было редкое. Он служил одноклассником наследного принца.  Чтобы будущий английский король не скучал и не слишком ленился, к нему для совместной учёбы  «приставили» несколько мальчиков. В их числе оказался и Кристофер, сын придворного священника. Принц учился так себе, Кристофер - блестяще. Впоследствии злые языки утверждали, что место королевского архитектора Рен получил в награду за те контрольные, что Карл II частенько списывал у него в детстве. Даже если это и правда, качество собора не пострадало: получился шедевр. У Рена вообще многое получалось. Признанный первейшим геометром Англии, он успевал ещё заниматься астрономией, химией, а также изобретать всякие полезные штуки, вроде трактора, приводимого в движение лошадью.  А ещё Рен был среди тех 12 учёных, что однажды решили проверить, полезно ли ставить эксперименты. Заинтересовавшись данным вопросом, они немедленно организовали общество, и каждую неделю собирались на заседания для демонстрации и обсуждения своих и чужих экспериментов. Король одобрил любопытство подданных, и милостиво разрешил обществу называться Королевским.

Секретарь этого общества, Роберт Гук, был вторым участником обеда. В отличие от Кристофера Рена, в детстве он редко бывал в школе, поскольку здоровье имел слабое. Так что свободного времени у него было достаточно, и выработалась привычка размышлять о многих вещах, а не только о том, что задано на завтра. Размышления уже взрослого Гука время от времени заканчивались открытиями. Например, однажды, заглянув в микроскоп, Гук обнаружил, что растения состоят из клеток. В другой раз ему случилось сформулировать волновую теорию света. Из всех научных занятий Гук предпочитал эксперименты: в этом деле ему не было равных. Вот почему Королевское научное общество, едва родившись, именно Гука попросило стать куратором экспериментов. Он согласился. В его обязанность входило докладывать о новых экспериментах, произведённых в Англии и за её пределами. Делать это нужно было раз в неделю, на субботних заседаниях. Так продолжалось в течение 32 лет. На многих неделях интересных экспериментов не случалось ни в Королевстве, ни на континенте, и тогда придумывать и ставить эксперименты Гуку приходилось самому. Он и помыслить не мог явиться на заседание Общества без нового результата. От постоянной работы на токарном станке Гук согнулся и выглядел настоящим карликом. Многолетнее напряжение скверно влияло на его характер – он сделался раздражителен. Но всё это не ослабляло его удивительного дара: за хаосом фактов он умел угадывать законы.

Третий участник обеда был заметно моложе своих коллег. 29-летний Эдмунд Галлей появился на свет в доме лондонского мыловара, довольно состоятельного и не вполне обычного. Он, конечно, не возражал, чтобы его товар продавался. Но все средства, остававшиеся от содержания многочисленного семейства, вкладывал в образование младшего сына, Эдмунда. Отец и слышать не хотел, чтоб любознательный юноша вступил на мыловаренную стезю, и отправил его учиться в Оксфорд. Надежды отца оправдались. Его сын стал одним из тех, кого в Англии XVII века называли «виртуозами»: он преуспел во множестве наук. Некоторые же науки появились на свет благодаря Галлею, как это случилось с геофизикой и демографией. В 22 года Эдмунд он удостоился чести быть избранным в Королевское общество, за то что первым сосчитал звёзды на небе Южного полушария. И с тех пор слово «первый» неизменно сопровождало его имя. Он первым построил водолазный колокол и самолично его испытал. Был капитаном первого в мире научного корабля «Любимец». Первым измерил магнитное поле земли, построил теорию ветров, убедил астрономов в том, что звёзды движутся, а кометы возвращаются. В 1682 году Галлей наблюдал необычайно яркую комету. Люди и раньше видели подобные «падающие звёзды» и считали их предвестием катастроф. Астрономы же полагали, что кометы – гости Солнечной системы, о появлении которых никому не дано знать заранее. Галлей сопоставил древние хроники, провёл вычисления и вынес вердикт: каждые 76 лет люди видят одну и ту же комету. Она улетает и возвращается.  Кометы – не блуждающие странники вселенной; как и планеты, они движутся по орбитам Солнечной системы. В 1758 году, когда Галлея уже не было в живых, в небе вспыхнула яркая комета. Она вернулась в год, предсказанный учёным. С тех пор даже те, кто никогда не слыхал о научных заслугах Эдмунда Галлея, хотя бы раз в жизни слышали о комете Галлея.

            Так вот. Собрались Галлей, Рен и Гук пообедать. А заодно – побеседовать. Кто о чём говорит за едой. Эти трое – о странной форме космических орбит. 75 лет минуло с тех пор, как «отец» небесной механики Иоганн Кеплер выяснил: планеты вращаются не по кругам, а по эллипсам. Учёный мир долго не верил. Нет фигуры совершеннее круга, зачем же двигаться иначе? Но те, кто направлял на небо телескоп, убеждались: Кеплер прав. Планеты неслись по овалам. Отчего же им вздумалось гулять вокруг Солнца именно так?

            В подозреваемых оказался закон, который мы теперь зовём законом всемирного тяготения. Помните, как учат в школе? Все тела притягивают друг друга с силой обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Излишне напоминать, что притягивают они друг друга прямо пропорционально произведению своих масс. Несколько учёных, и в их числе участники нашего обеда, сильно подозревали, что именно эти массы и обратные квадраты заставляют планеты двигаться овальным путём. Вот только подозрения никак не удавалось подкрепить доказательствами. Задачка оказалась потруднее тех, что помечают звёздочками в учебниках физики. Больше других тяготением занимался Гук. 4 года минуло с тех пор, как он послал письмо искуснейшему кембриджскому математику Ньютону, и попросил его рассчитать орбиту падающего тела, замечая, между прочим, что сила притяжения ослабевает по закону обратных квадратов. Ньютон не ответил на это письмо. Задача продолжала будоражить умы учёных. Вот и в этот раз попытка хотя бы подступиться к её решению  не удалась.

Затянувшийся обед пора было кончать. Рен в шутку предложил премию в 40 шиллингов тому, кто первым до исхода марта найдёт решение задачи.  Минуло 2 месяца. У Галлея задача не шла. Гук же заявил, что уже нашёл решение задачи, но не будет его раскрывать, чтобы не лишать других удовольствия сделать то же самое. Шутил ли он, врал или издевался, наука пока не выяснила. Но математического решения задачи не представил никто. Все, в общем, понимали, что задачка не рядовая. Найти решение означало найти универсальный закон, что движет солнце и светила. Но что же делать, если великое открытие не даётся? Рен и Гук занялись делами попроще: первый собором, второй экспериментами. У Галлея же обратные квадраты и овальные орбиты никак не шли из головы. И ни причём тут были 40 шиллингов Рена. Он бы сам охотно заплатил человеку, решившему загадку. Из всех знакомых Галлея, из всех «виртуозов» на такое способен был только один. Галлей отправился в Кембридж к Ньютону.

И пока неспешный экипаж XVII столетья везёт Галлея в Кембридж, поговорим о счастливейшем из гениев, который пока ещё не подозревает о своём счастье написать самую влиятельную книгу в истории науки.

Больше всего на свете Ньютон любил разгадывать трудные задачи. На свой 22-ой день рождения он сам себе сделал подарок. Был это не парик и даже не лошадь, а список ещё не решённых задач. А вскоре представился случай заняться их решением без помех. В Англии случилась эпидемия чумы, спасаться от неё надо было в деревне. Кембриджский университет  закрыли, студенты и преподаватели разъехались кто куда. Молодой бакалавр Ньютон, так и не успев приступить к преподаванию, отправился на ферму своих родителей в деревеньку Вулстроп. Для науки там было просто раздолье. Времени хоть отбавляй, и яблоки падают одно за другим. Ньютон начал обдумывать свой список. Возникали идеи о тяготении, свете, устройстве вселенной. Идей было много, а Ньютон один. Предстояло думать и думать. Эпидемия завершалась, университет открылся, и молодому преподавателю надо было выходить на работу. Следующие двадцать лет Ньютон провёл в Кембридже. За это время он снискал себе славу лучшего математика Англии, усиленно занимался алхимией, и, не сойдясь во взглядах на природу света, поссорился с Гуком. А как же законы, что управляют миром, устройство вселенной? Ньютон продолжал думать об этих вещах, кое-что записывал. Появившись на свет в рождественскую ночь 1642 года, он был уверен, что именно ему, единственному из людей, предстоит раскрыть план Бога. Но чем ближе к постижению законов природы он подходил, тем глубже в стол прятал записи о своих прозрениях. Убеждённый в своём особом предназначении, он  никого не собирался знакомить с ходом своих мыслей. Почему он так поступал? Историки науки гадают уже три века. Самый счастливый гений умел задавать задачки будущим исследователям. Между тем, к дому Ньютона направлялся человек, размышлявший о том, как лучше задать задачу ему, Ньютону.

Лето 1684 выдалось на редкость жарким, и, выйдя из кареты, Галлей не спешил. Они виделись с Ньютоном всего один раз. Галлей был младше на 14 лет. Но он знал: только Ньютон может ответить на самый главный вопрос. И только он, Галлей, может побудить его к ответу. Очень важно было начать разговор правильно.

Опасения Галлея развеялись почти сразу. 42-летний профессор был на редкость любезен. Студенты опять не пришли на лекцию, он был свободен и рад встрече с гостем – «виртуозом». Они поговорили о вещах незначительных, и, как бы между прочим, Галлей спросил, по какому пути будет двигаться планета, если она притягивается к солнцу по закону обратных квадратов? Какую форму будет иметь её орбита?

- Форму эллипса, - ответил Ньютон, без малейшего промедления.

- Откуда Вы знаете?

- Я это вычислил.

Не предполагал и не наблюдал в подзорную трубу – вычислил! Это было именно то, ради чего Галлей проделал путь из Лондона. Единственный человек, способный решить Задачу, решил её.

- У меня где-то есть доказательство, - добавил Ньютон, и, повернувшись к столу, стал рыться в бумагах. Увы! Среди бесчисленных набросков обнаружить доказательство не удалось.

Существовала ли оно на самом деле? Этого не знает и, наверное, не узнает теперь никто. Но мысль получить от Ньютона  запись его рассуждений уже не покидала Галлея.

Странная это была мысль. Ни на что не похожая. История науки знает множество примеров, когда учёные ставили перед собой задачу, решали её и сообщали миру о своих открытиях. Задумал Шампольон расшифровать египетские иероглифы – расшифровал. Захотел Менделеев создать периодическую систему – и создал. Не сразу у них всё это выходило. Десяток-другой лет приходилось повозиться. Но, придя к открытиям, учёные подробно рассказывали в статьях и книгах о своих результатах. Ньютон же подобного желания не имел. Задачу об обратных квадратах и эллипсах он считал решённой - для себя. Объяснять же другим, как она решается, было не в его привычках. Проще говоря, Ньютон никому не собирался доказывать закон всемирного тяготения. У него были дела поважнее. Алхимия, превращение простых металлов в золото, вот что уже много лет занимало ум великого математика.

Странная мысль Галлея состояла в том, чтобы занять ум Ньютона другими вещами, заставить его повторить доказательство. Всякий учитель знает, как трудно добиться, чтобы ученик выполнял задание, когда ему этого вовсе не хочется. Гении же, как правило, гораздо непослушнее школьников. А поскольку Галлей имел дело именно с гением, следует признать, что задачу он себе поставил непростую. Ни славы, ни денег нельзя было ожидать от её решения. Только истины, которую Галлей жаждал увидеть самому и показать людям.

- Я пришлю Вам доказательство позже, - обещал Ньютон перед расставанием.

            Минуло лето, заканчивалась осень. Ньютон не спешил. В ноябре в Лондон отправились 9 страничек, трактовавших законы движения земных и небесных тел. Это и было обещанное доказательство. Восторгу Галлея не было предела. Но и досаде тоже. Перед ним лежало невероятно красивое и безнадёжно сложное решение Задачи. Он знал, что из этих 9 страничек может родиться новая наука, если Ньютон позволит ей родиться. Если он захочет изложить свою систему мира так, что понятно будет не только ему, Галлею, виртуозу из виртуозов. Если понятно будет всем. Галлей снова сел в экипаж, отправлявшийся в Кембридж.

Он уговаривал Ньютона писать книгу о движении – Ньютон отказывался. Алхимические  горны будоражили его воображение гораздо сильнее перспективы перевернуть науку вверх дном. И всё-таки Галлей нашёл аргументы. Не в последнюю очередь тот, что Роберт Гук, давний научный соперник Ньютона, также близок к доказательству закона. И Ньютон отступил. Точнее, приступил к написанию «самой влиятельной» книги, ничего пока не подозревая о её грядущем влиянии.

Поначалу Ньютон брался за работу нехотя, понуждаемый письмами Галлея, но вскоре  увлёкся. Он забросил на время алхимию и думал только о движении. О его рассеянности стали слагать анекдоты. Говорили, что профессор проделал  в двери своего дома отверстие для кошки, чтобы она могла выходить на улицу, не отрывая хозяина от стола. Когда же у кошки появились котята, Ньютон проделал вторую, маленькую, дыру – для котят. Зачем, - недоумённо спрашивали друзья, ведь котята могла бы проходить в большее отверстие вслед за кошкой? «Я не догадался» - будто бы ответил Ньютон. Историки утверждают, что это выдумка, и в доме Ньютона никогда не было домашних животных. Однако рассеянность его была правдой. Если важные мысли заставали Ньютона на улице, он опрометью бросался наверх, в свою комнату, и, забыв присесть, что-то записывал стоя. Если размышления приходились на время еды – её уносили нетронутой.

Он думал о Притяжении. Оно виделось ему главной силой Солнечной системы. Ньютон  мог теперь объяснить падение тел, движение Луны, приливы и отливы. Он показывал, что космос и земля, гигантские планеты и мельчайшие капли воды подчиняются единому закону. И потому скорости могут быть рассчитаны, а пути предсказаны. Мир следовал безупречной математической логике. Ньютон так и назвал свою книгу - «Математические начала натуральной философии».

Работа над книгой заняла у Ньютона 2 года. В ожидании доказательства Галлей не бездействовал. Он разослал письма учёным в Англии и на континенте, извещая их о необыкновенном трактате. Он исправлял оплошности в рукописи Ньютона, рисовал к ней гравюры и даже написал восторженное предисловие в стихах. Но, главное, ему удалось убедить Королевское общество напечатать книгу -  привилегия, которой удостаивались немногие. К апрелю 1687 года рукопись «Начал» наконец-то была готова. Но Королевское общество отказалось её публиковать. Нет, книга учёным мужам понравилась, а некоторые из них искренне разделяли восторг Галлея. Дело было в другом. Незадолго перед тем общество напечатало другой научный трактат – «Историю рыб». Однако дальше книжной лавки эти рыбы не уплыли. Покупателям не было до них никакого дела. Общество осталось без средств. И тогда Галлей, недавно женившийся и совсем не богатый, решил  печатать книгу Ньютона на свой личный счёт.

Однако самым большим препятствием на пути ньютоновских «Начал» были отнюдь не рыбы, исчерпавшие научный бюджет. Гораздо большей бедой оказался спор двух гениев. Роберт Гук прочитал поступившую в общество рукопись и обиделся. Именно он, Гук, 10 лет  назад сообщил Ньютону формулу тяготения и побудил к размышлениям об этом предмете. Теперь же, доказывая формулу, Ньютон ни словом не упомянул о Гуке. Согласитесь, на месте Гука не обидеться было бы сложно. Ответ Ньютона не заставил себя ждать. «Легко изобретать формулы, трудно их доказывать». Спор разгорался не на шутку. Ньютон заявил, что третью, обобщающую, часть книги он не будет печатать – слишком она проста. Её мог бы понять и не математик,  но таких любителей легковесных рассуждений, сродни Гуку, он не хочет видеть среди своих читателей. Понадобилось невероятное дипломатическое искусство Галлея, чтобы убедить Ньютона назвать имя Гука и оставить третью книгу, доступную «нормальным» читателям. И то, и другое Ньютон сделал с большой неохотой. Но главное было достигнуто. Мир узнал доказательство закона. На свет родилась новая физика, неразлучная с математикой.

Случилось бы это без яблок Вулстропского сада? Не знаю. Но без Галлея не случилось бы наверняка. «Это Ваша книга» - подчёркивал Ньютон в письме к Галлею.

«Мы, как карлики, стоящие на плечах гигантов, и потому можем видеть больше и дальше, чем древние». Эти слова сказал за 500 лет за Ньютона философ Бернар Шартрский. В письме к Роберту Гуку Ньютон повторил их на свой лад: «Если я видел дальше других, то это оттого, что я стоял на плечах гигантов». Каких гигантов имел он в виду? Великих философов древности, Аристотеля и Платона? А, может быть, он насмехался над  Гуком, который согнулся из-за постоянной работы на токарном станке и стал похож на настоящего карлика? И так может быть, и этак. Многое может скрываться за словами Ньютона. Потому что теория тяготения родилась из открытий разных людей - Коперника, Галилея, Кеплера. Ньютон стоял на многих плечах, но самыми удивительными из них мне кажутся почему-то плечи Галлея.