Рассказы об астрономах - Василий Чистяков

Студентом Лейденского университета Гюйгенс стал, когда ему исполнилось шестнадцать лет. В университете он изучает юридические науки и математику. Ему доставляло истинное наслаждение знакомиться с трудами Архимеда, Аполлония и Декарта. Параллельно он внимательно изучил труды Птолемея, Коперника, а также механику Стевина.

Уже в студенческие годы Христиан занимается научными исследованиями. В частности, он доказывает, что фигурой равновесия материальной нити, свободно подвешенной между двумя точками, является не парабола, как неверно утверждал Стевин, а так называемая цепная линия. О самостоятельных работах ученого с похвалой отзывался непререкаемый авторитет в области математики — Рене Декарт. Он писал Схоутену, что Гюйгенс со временем станет выдающимся ученым.

Гюйгенс подарил человечеству ряд замечательных научных открытий и изобретений. В области математики, развивая идеи Архимеда, Гюйгенс предложил более эффективный метод для приближенного вычисления числа π (отношение длины окружности к длине диаметра). В двадцать восемь лет он дал миру одно из первых исследований по теории вероятностей. Его трактат носит название «О расчете при игре в кости». Вместе с физиком Робертом Гуком Гюйгенс установил постоянные точки термометра — точку таяния льда и точку кипения воды.

За пять лет до смерти ученый выпускает «Трактат о свете», в котором излагается его волновая теория. Свет, по мнению Гюйгенса, представляет движение некоторой материи. В приложении к «Трактату о свете» Гюйгенс близко подошел к открытию закона всемирного тяготения, который позднее в отчетливой форме сформулировал и обосновал Исаак Ньютон.

Гюйгенс любил путешествовать. Он посетил Лондон и Париж. В том и другом городе ученый общался с выдающимися астрономами и математиками и вместе с ними содействовал организации Парижской академии наук и Лондонского королевского общества. Он был первым иностранным членом Лондонского королевского общества и первым председателем Парижской академии наук.

Лейбниц с гордостью считал себя учеником Гюйгенса и сделал все возможное, чтобы физико-математические и астрономические открытия учителя были достоянием ученых. В частности, с работами Гюйгенса он познакомил Эйлера и братьев Бернулли (Даниила и Николая), работавших в Петербурге.

Исаак Ньютон (1643–1727)

Значение Исаака Ньютона в области астрономии трудно переоценить. Он явился создателем оптической лаборатории, в которой весьма успешно работал над усовершенствованием стеклянных объективов без сферической и хроматической аберрации. В 25 лет ученый изобрел отражательный телескоп (рефлектор), в котором вместо линзы употребил вогнутое сферическое зеркало, не обладающее, как известно, сферической аберрацией. В 1671 году Ньютон направил свой отражательный телескоп в Лондонское королевское общество. Ученые высоко оценили этот телескоп. Рефлекторы системы Ньютона пользовались большой славой и в усовершенствованном виде применялись астрономами в их научной работе.

Но величайшей заслугой Ньютона перед наукой является то, что он сформулировал основные законы классической механики и открыл закон всемирного тяготения.

Три основных закона механики вошли теперь во все учебники. Эти законы положены в основу всей механики и стали исходными для решения весьма широкого круга задач.

Закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном, формулируется так: всякие два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. На языке математики это можно записать так:

где F — сила притяжения, М1 и М2 — массы двух тел, k — коэффициент пропорциональности, который находится опытным путем, d — расстояние между телами.

Ньютон доказал, что его закон всемирного тяготения носит универсальный характер и что движение небесных тел происходит строго по закону всемирного тяготения.

Существует легенда, что поводом для размышления о всеобщем законе тяготения явилось упавшее с дерева яблоко. Долгое время любопытным экскурсантам даже показывали дерево возле дома ученого, с которого якобы свалилось замечательное яблоко. Байрон в своем «Дон Жуане» об этом повествует так:

Случилось яблоку, упавши, перерватьГлубокие Ньютона размышленья,И говорят (не стану отвечатьЗа мудрецов догадки и ученья)Нашел он в этом способ доказатьВесьма наглядно силу тяготенья[11].

Астрономические открытия Ньютона нанесли сокрушительный удар по авторитету церкви и обнаружили полную несостоятельность религиозных догматов. Сам же Ньютон, оставаясь человеком своей эпохи, был верующим. Уподобляя Вселенную большому часовому механизму, он пришел к неправильному выводу, что этот «механизм» раз и навсегда когда-то «завел» бог, он же, по Ньютону, дал «первый толчок», и только после этого все небесные тела пришли в вечное движение. Великий ученый не дошел до диалектико-материалистического понимания природы, но и это можно объяснить временем, в которое он жил. И все же триумфом механики Ньютона с его универсальным законом всемирного тяготения явился тот факт, что с помощью ее ученые стали открывать новые планеты и составлять «расписание» движения небесных тел.

Ньютон был не только астрономом, но и крупнейшим физиком и математиком. Труды его в этом направлении, как и труды по астрономии, составили целую эпоху в истории науки.

В области физики Ньютон в 1666 году обнаружил, что белый свет состоит из лучей различной преломляемости. Ученый предложил специальную установку для изучения зависимости интерференционных цветов от толщины пластинки (кольца Ньютона). Впервые среди физиков он измерил длину световой волны, начал изучение дифракции света и поляризации светового пучка при двойном преломлении. В 1675 году Ньютон выдвинул синтетическую корпускулярно-волновую гипотезу света. Он же сконструировал один из первых термометров с льняным маслом. Кроме того, Ньютон открыл закон охлаждения нагретого тела и закон сопротивления тела в вязкой жидкости.

В области математики, независимо от немецкого математика и философа Лейбница (1646–1716), Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление, на котором, можно сказать, строится почти все современное естествознание. Метод флюксий (дифференциальное исчисление) вырос у Ньютона из нужд механики. Этот метод был необходим ему как универсальный инструмент для исследования механических явлений. В своих исследованиях ученый показал, что дифференцирование и интегрирование являются взаимно обратными операциями. Ему же принадлежат фундаментальные открытия в теории бесконечных рядов, в алгебре, аналитической и проективной геометрии. Он предложил свой метод численного решения алгебраических уравнений, известный в настоящее время под названием «метод Ньютона» или «метод касательных». Замечательный ученый открыл интерполяционную формулу, которая дает явное выражение единственного многочлена n-й степени, принимающего заданные значения в n+1 точках.

…Родился Исаак Ньютон в семье небогатого фермера в небольшом местечке Вулсторп, недалеко от Кембриджа. Он был слабым ребенком. Отец умер еще до его рождения. Матери выпала тяжелая доля: во что бы то ни стало сохранить жизнь ребенка и дать ему надлежащее воспитание. Мать мечтала сделать из сына фермера, так как, по ее мнению, всякая другая профессия для него не годилась. Она полагала, что деревенский воздух, игры и забавы благотворно скажутся на здоровье сына, и не ошиблась. Получив в детстве хорошую физическую закалку. Ньютон прожил до глубокой старости (умер 84 лет). Он не знал очков, и за всю жизнь у него не выпало ни одного зуба. Умер он от каменной болезни, приступы которой обнаружил за три недели до смерти.

Когда мальчику исполнилось 12 лет, мать определила его в городскую школу в Грантеме. В школе Ньютон отличался молчаливостью, старался уединяться. Наедине мальчик любил мечтать и что-нибудь мастерить. Так, в школьные годы, дав волю своей фантазии, он сделал ветряную мельницу и самокат.

Семнадцатилетним юношей Ньютон поступил в Тринити-колледж — один из колледжей Кембриджского университета. Окончив университет, он получает степень бакалавра. Прошло еще три года, и молодой ученый удостаивается степени магистра.

Уже в студенческие годы Ньютон зарекомендовал себя как пытливый и настойчивый исследователь. В университете он доказал теорему о биноме для любого действительного показателя. С тех пор формула бинома стала называться «биномом Ньютона». Тогда же он вплотную подошел к проблеме всемирного тяготения. Позднее этой проблеме он посвятил огромный трактат «Математические начала натуральной философии». Этот труд прославил автора на весь мир и снискал ему славу «великого из великих».