Жизнь науки - С. Капица

Доказательства, приводимые в этом трактате, отнюдь не обладают той же достоверностью, как геометрические доказательства, и даже весьма сильно от них отличаются, так как в то время, как геометры доказывают свои предложения с помощью достоверных и неоспоримых принципов, в данном случае принципы подтверждаются при помощи получаемых из них выводов; природа изучаемого вопроса не допускает, чтобы это происходило иначе. Все же при этом можно достигнуть такой степени правдоподобия, которая часто вовсе не уступает полной очевидности. Это случается именно тогда, когда вещи, доказанные с помощью этих предполагаемых принципов, совершенно согласуются с явлениями, обнаруживаемыми на опыте, особенно, когда таких опытов много и — что еще важнее — главным образом, когда открываются и предвидятся новые явления, вытекающие из применяемых гипотез, и оказывается, что успех опыта в этом отношении соответствует нашему ожиданию. Если в проведенном мной исследовании все эти доказательства правдоподобия имеются — а мне представляется, что дело как раз так и обстоит,— то это должно служить весьма сильным подтверждением успеха моего исследования, и вряд ли положение вещей может значительно отличаться от того, каким я его изображаю. Мне хочется верить, что те, кто любят познавать причины явлений и умеют восхищаться чудесными явлениями света, найдут некоторое удовлетворение при ознакомлении с различными изложенными здесь размышлениями о свете и с новым объяснением его замечательнейшего свойства, составляющего главную основу устройства наших глаз и тех великих изобретений, которые столь расширяют возможность ими пользоваться. Я надеюсь также, что найдутся поздней-шие исследователи, которые, продолжив начатое здесь, проникнут глубже, нежели я сам это сделал, в область этих далеко еще не исчерпанных изысканий. Это относится к отмеченным мною местам, в которых некоторые трудности оставлены мною не разрешенными, а в особенности к тем вопросам, которых я вовсе не коснулся, как, например, к вопросу о различных самосветящихся телах, а также всему тому, что касается цвета,— в этой области никто до сих пор не может похвастаться успехом. Наконец, в природе света остается для исследований значительно более того, чем, думается мне, сделано мною, и я буду весьма обязан тому, кто сможет восполнить то, что осталось для меня неизвестным.

Гаага, 8 января 1690 г.

НЬЮТОН

«Жизнь Ньютона бедна внешним» событиями, хотя он родился в год гражданской войны в Англии, пережил казнь Карла I, правление Кромвеля, реставрацию Стюартов». Так начинает С. И. Вавилов свою известную биографию Ньютона.

Исаак Ньютон родился в деревне Вулстроп, в Линкольншире, в 200 км к северу от Лондона. Мать Ньютона происходила из простой фермерской семьи; знавшие характеризовали её как женщину «исключительных достоинств и доброты». Отец Ньютона был «диким, чудным и слабым человеком»; он умер до появления сына на свет, который родился преждевременно и слабым. Тем не менее Ньютон отличался хорошим здоровьем: он прожил до 84 лет.

Воспитывался Ньютон в доме своей прабабки Эйскоу. В школе он учился в Гретхеме, недалеко от Вульстропа. Когда ему исполнилось 18 лет, по совету своего дяди, священника Эйскоу, он поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета. В 1665 г. он стал бакалавром; годом раньше попытка получить эту первую ученую степень была неудачной из-за неудовлетворительного экзамена по геометрии!

Исключительными для Ньютона, а по существу и для науки, оказались 1665— 1667 годы, проведенные Ньютоном в тиши родной деревни, куда он уехал, спасаясь от свирепствовавшей тогда чумы. Именно за эти два года уединения и сосредоточения были совершены его исследования по оптике: он разложил белый свет в спектр, нашел кольца, названные кольцами Ньютона, предложил отражательный телескоп. Тогда же им были получены важнейшие результаты в области механики, открыто разложение бинома и изобретен анализ. В эти же годы он наметил программу исследований по физике, осуществлению которой посвятил свою жизнь.

Возвратившись в Кембридж, Ньютон в 1668 г. стал магистром и членом Тринити-коллодж. В следующем году он занял Люкасовскую кафедру, оставленную его учителем и другом Барроу. Свою первую работу по оптике Ньютон представил в Королевское общество в 1672 г. и вскоре стал членом этого общества. Ньютон занимался также химией, изобретая сплавы для зеркального телескопа, и алхимией, пытаясь получить золото. Правда, в этой области он не опубликовал пи строчки.

Привлеченный письмами Гука к проблеме объяснения движения Луны и планет с помощью силы тяготения, меняющейся обратно пропорционально квадрату расстояния, Ньютон обратился к небесной механике, и в 1679 г. дал вывод законов Кеплера. Результаты его исследований, приведших к созданию классической механики, были изложены в «Математических началах натуральной философии», опубликованных в 1686 г. По-видимому, усилия, связанные с созданием этой великой книги, написанной за полтора года, отразились на состоянии Ньютона, и некоторое время он страдал нервным расстройством. В последующие годы он все меньше занимался наукой, исследуя, главным образом, движение Луны с использованием очень точных наблюдений первого королевского астронома Флемстида.

В последние годы жизни Ньютон занялся богословием. Однако подход Ньютона к священному писанию привел его точный ум к противоречию с догматами церкви, что в то время было далеко небезопасно. По-видимому, только благодаря вмешательству влиятельных друзей, его удалось отвлечь от этих занятий. В 1696 г. Ньютон переехал в Лондон, где был назначен сначала хранителем, а потом директором Монетного двора.

В 1701 г. Ньютон был выбран членом парламента от Кембриджского университета п, наконец, в 1703 г. он стал президентом Королевского общества, которым оставался до своей смерти. Похоронен Ньютон в Вестминстерском аббатстве.

Ньютон не был женат, у него было мало друзей. Он никогда не покидал пределов Англии. Жизнь его прошла замкнуто и однообразно. К концу жизни он стал нетерпимым к критике, много сил и чувств потратил на споры о приоритете с Гуком, Флемстидом, Лейбницем; тем не менее он нехотя и медленно публиковал свои результаты. Так, его «Оптика» вышла только в 1704 г., после смерти Гука.

Мы приводим предисловие к первому изданию «Начал», а также введение и правила философствования, данные в третьей части этого труда. С латинского «Начала» были переведены на русский в 1915 г. академиком А. Н. Крыловым; мы сохранили часть его примечаний к этому известному переводу. Мы также приводим краткое предисловие Ньютона к «Оптике» в переводе академика С. И. Вавилова.

Так как древние, по словам Паппуса, придавали большое значение механике при изучении природы, то новейшие авторы, отбросив субстанции и скрытые свойства, стараются подчинить явления природы законам математики.

В этом сочинении имеется в виду тщательное развитие приложений математики к физике [7].

Древние рассматривали механику двояко: как рациональную (умозрительную), развиваемую точными доказательствами, и как практическую. К практической механике относятся все ремесла и производства, именуемые механическими, от которых получила свое название и самая механика.

Так как ремесленники довольствуются в работе лишь малой степенью точности, то образовалось мнение, что механика тем отличается от геометрии, что все вполне точное принадлежит к геометрии, менее точное относится к механике. Но погрешности заключаются не в самом ремесле или искусстве, а принадлежат исполнителю работы: кто работает с меньшей точностью, тот — худший механик, и если бы кто-нибудь смог исполнять изделия с совершеннейшей точностью, тот был бы наилучшим из всех механиков.

Однако самое проведение прямых линий и кругов, служащее основанием геометрии, в сущности относится к механике. Геометрия не учит тому, как проводить эти линии, но предполагает (постулирует) выполнимость этих построений. Предполагается также, что приступающий к изучению геометрии уже ранее научился точно чертить круги и прямые линии; в геометрии показывается лишь, каким образом при помощи проведения этих линий решаются разные вопросы и задачи. Само по себе черчение прямой и круга составляет также задачу, но только не геометрическую. Решение этой задачи заимствуется из механики, геометрия учит лишь пользованию этими решениями. Геометрия за то и прославляется, что, заимствовав извне столь мало основных положений, она столь многого достигает.

Итак, геометрия основывается па механической практике и есть не что иное, как та часть общей механики, в которой излагается и доказывается искусство точного измерения. Но так как в ремеслах и производствах приходится по большей части иметь дело с движением тел, то обыкновенно все, касающееся лишь величины, относят к геометрии, все же, касающееся движения,— к механике.