Красота физики. Постигая устройство природы - Фрэнк Вильчек

Другие его предположения выживали, но не были достаточно успешными, чтобы соответствовать стандартам, которые декларировал Ньютон. Их он тайно протаскивал на публичное обозрение с помощью одного трюка.

Этот трюк Ньютона очаровывает своей прозрачностью. Он просто ставит знак вопроса в конце положения. Таким образом они становятся не утверждениями, не гипотезами, а только вопросами. Последняя научная работа Ньютона – это на самом деле набор из 31 вопроса, который он присоединил к последнему изданию «Оптики».

Первые вопросы, короткие, провокационные, обычно сформулированы с отрицанием. Вот, например, первый из них:

Не действуют ли тела на свет на расстоянии и не изгибают ли этим действием его лучей; и не будет ли это действие сильнее всего на наименьшем расстоянии?[20]

Этот вопрос, как и многие другие, был на самом деле темой для исследования. И, как и многие другие, он оказался достаточно плодотворным. Мы можем прочитать в нем предвидение искривления солнечного света и света, исходящего от далеких галактик, – значительного открытия, сделанного физиками в XX в.

Хотя, кажется, сам он не разрабатывал эту проблему детально, несложно приложить закон всемирного тяготения Ньютона к свету, рассматривая свет, как это всегда делал Ньютон, как состоящий из материальных частиц. При таком рассмотрении орбиты частиц света приобретут такие же формы, как и орбиты планет, которые имеют ту же скорость. (Сила притяжения пропорциональна массе, а сила в общем равна массе, умноженной на ускорение. Таким образом, при расчете отношения ускорения вследствие гравитации масса в числителе и знаменателе сокращается.) Ньютон знал об астрономическом определении скорости света Оле Рёмером и ссылался на него в «Оптике», где упоминал, что свету требуется от семи до восьми минут, чтобы пройти путь от Солнца до Земли. Следовательно, Ньютон имел возможность оценить, насколько Солнце может своим притяжением искривлять путь света. Это очень небольшой эффект, который нельзя было измерить при помощи существовавшей во времена Ньютона техники. Эйнштейн вычислил это искривление лучей солнечного света – вначале упрощенно, как это мог бы сделать Ньютон, а затем, в 1915 г., используя свою новую общую теорию относительности, которая дала вдвое больший ответ. Его предсказания были проверены международной экспедицией во время солнечного затмения 1919 г., когда удалось зарегистрировать сдвиг в расположении близлежащих к диску Солнца звезд. Успех этой экспедиции, которая ознаменовала собой возвращение к обычным европейским ценностям после катастрофы Первой мировой войны, был сенсационным и сделал Эйнштейна мировой знаменитостью.

Илл. 13. Гравитационные поля тел заставляют свет изгибаться, создавая космические линзы. Здесь вы можете видеть, как сильно искаженные изображения галактик появляются в виде тонких дуг.

Намного бо́льшие массы и расстояния играют роль, когда свет от далеких галактик проходит мимо других галактик, лежащих ближе к нам, что приводит к эффектному явлению гравитационного линзирования. Изображения далеких галактик иногда искажаются из-за того, что их свет проходит через гравитационные поля «промежуточного» вещества. Это похоже на то, как преломляется изображение соломинки, если посмотреть на нее сквозь воду. На илл. 13, например, дуги – это искаженные изображения очень далекого скопления галактик, находящихся в 5–10 раз дальше, чем скопление, послужившее линзой.

Ньютону, безусловно, понравилось бы такое космическое доказательство справедливости его первого вопроса!

Смотреть везде

Последующие вопросы порождают обсуждения, которые становятся все шире и шире, а в последнем из них, 31-м, вопросительный знак уже только подразумевается. Здесь мы видим самую великую гипотезу Ньютона и его последние слова о свете и Природе.

Ибо, насколько мы можем познать при помощи натуральной философии, что такое первая причина, какую силу имеет она над нами и какие благодеяния мы от нее получаем, настолько же станет ясным в свете природы наш долг по отношению к первой причине, а также друг к другу. И нет сомнения, что, если бы поклонение ложным богам не затемнило язычников, их нравственная философия пошла бы далее четырех главных добродетелей и вместо учения о переселении душ, почитания Солнца и Луны и умерших героев они научили бы нас поклонению нашему истинному творцу и благодетелю, как это делали их предки[21].

Кому-то может показаться странным, что величайший деятель научной революции отважился на такие вопросы теологии и этики. Но Ньютон смотрел на весь мир целиком.

Джон Мейнард Кейнс, энциклопедист, прославившийся своими работами в области экономики, положил начало изучению многочисленных неопубликованных бумаг Ньютона. Кейнс изложил в свои впечатления в замечательном эссе «Ньютон, Человек», с которым я очень рекомендую познакомиться (см. «Список рекомендованной литературы»). Согласно Кейнсу:

Он смотрел на Вселенную как на зашифрованное послание, созданное Всемогущим.

Для Ньютона Природа не была единственным источником ответов на загадки бытия:

Философия, как созерцательная, так и деятельная, может быть обнаружена не только в природе, но и в священных текстах, таких как Книга Бытия, Книга Иова, Псалтирь, Книга пророка Исайи и других. Если смотреть на эту философию, то Бог сделал Соломона величайшим философом в мире.

Ньютон верил, что древние обладали обширными знаниями, которые они зашифровали в эзотерических текстах и символике, в том числе особенно в пророческих видениях Иезекииля и Откровении святого Иоанна Богослова, в измерениях Храма Соломона и обремененных огромным количеством символов работах алхимиков. Ньютон написал миллионы слов глубоких комментариев по этим темам, включая и одну опубликованную работу – блестящую «Исправленную хронологию древних царств», состоящую более чем из 80 000 слов, трудная для чтения гениальность которых предвосхитила «Поминки по Финнегану»[22]. В течение многих лет в Кембридже Ньютон вел интенсивную экспериментальную работу в специальной лаборатории, сконструированной им самим. Целью этой работы было понять и доработать алхимические трансформации.

Следует подчеркнуть, что, работая над изучением библейских текстов или алхимическими опытами, Исаак Ньютон оставался Исааком Ньютоном. Кейнс писал:

Все его неопубликованные работы по эзотерике и теологии отмечены тщательным изучением материала, строгим методом и чрезвычайной трезвостью положений… Почти все они были написаны в те же 25 лет, которые он посвятил изучению математики.

И здесь я добавлю один вопрос в стиле Ньютона от самого себя: не является ли неестественным разделять наше понимание мира на части, которые мы не пытаемся примирить?

Мне кажется, на этот вопрос отвечает данная книга.

Наброски биографии

Достижения Исаака Ньютона представляют собой трудную задачу для сторонников евгеники и теоретиков воспитания детей. Его отец, которого тоже звали Исаак, был необразованным, неграмотным, но преуспевающим фермером-йоменом, которого описывали как «дикого и сумасбродного человека». Его мать Анна Эйскоу принадлежала к бедной ветви деревенской аристократии. Исаак был ребенком, рожденным после смерти отца, преждевременно появившимся на свет в рождественский день 1642 г. Он был таким маленьким, что, как говорила его мать, мог «поместиться в горшок емкостью в кварту[23]». Мать Ньютона снова вышла замуж, когда мальчику было три года, оставив его (по требованию своего нового мужа) на попечение бабушки, пока снова не овдовела и не забрала сына в 1659-м. Короче говоря, и происхождение Ньютона было низким, и рос он в непростых обстоятельствах.

Таким образом, в обширном любопытстве, творческих способностях и интеллектуальных авантюрах юного Ньютона была искра божественной милости.

Мальчиком он наблюдал за тенями от солнца, сконструировав тщательно откалиброванные солнечные часы, и записывал, как изменяются восходы и закаты солнца в зависимости от смены времен года, став местным доверенным повелителем времени а деревне, где ни у кого не было часов. Также он строил и запускал усовершенствованные воздушные змеи и однажды перепугал всех соседей, прицепив к нескольким змеям фонари и запустив их ночью (вызвав самую первую тревогу по поводу появления НЛО!).

От молодого Исаака ждали, что он станет фермером, но он ненавидел фермерство и выполнял эту работу плохо. В то же время он был прекрасным учеником в местной грамматической школе, и Генри Стокс, тамошний учитель, каким-то образом сумел убедить и Анну, и университетские власти, что Исаак должен поступить в Кембридж. Он был принят как «сабсайзер», т. е. получал финансовую помощь, и за это должен был прислуживать более обеспеченным студентам[24].