Исаак Ньютон. Его жизнь и научная деятельность - Михаил Филиппов

Предварительно Ньютон возвратился к аптекарю Кларку и прожил у него еще некоторое время, усердно готовясь к университетским занятиям. Впрочем, он не оставлял и своих любимых развлечений. Недовольный водяными часами, Ньютон стал устраивать солнечные: одни он начертил еще в Вульсторпе на стене материнского домика, другие устроил в Грантэме. Этими последними пользовались в ярмарочные дни приезжие крестьяне.

Путешествие в Кембридж было первым поворотным пунктом в жизни Ньютона.

ГЛАВА II

Первые научные открытия Ньютона. – Он поправляет трактат своего учителя. – Открытие свойств спектра. – Теория истечения и мысли Ньютона об эфире

Ньютон прибыл в Кембридж с довольно незначительным научным багажом, но его ум давно уже привык к серьезному и, главное, самостоятельному мышлению.

5 июня 1660 года, когда Ньютону еще не исполнилось восемнадцати лет, он был принят в коллегию Троицы. Кембриджский университет был в то время одним из лучших в Европе: здесь одинаково процветали науки филологические и математические. Ньютон обратил главное внимание на математику, не столько ради самой этой науки, с которой был еще мало знаком, сколько потому, что наслышался об астрологии и хотел проверить, стоит ли заниматься этою таинственною премудростью? Здравый смысл и гений Ньютона вскоре привели его к выводу, что астрология вовсе не наука, а занятие совершенно праздное. По его словам, в нелепости этой мнимой науки он убедился тотчас же, как только построил несколько астрологических фигур с помощью двух-трех теорем Евклида, то есть когда увидел, что магические свойства этих фигур объясняются весьма просто геометрически. Геометрия Евклида показалась Ньютону собранием истин настолько очевидных, что он не дал себе труда заняться основательным изучением ее и почти без всякой предварительной подготовки взялся за аналитическую геометрию Декарта. Впоследствии Ньютон считал весьма существенным пробелом такое пренебрежение к геометрии древних. Уже будучи стариком, он сказал однажды доктору Пембертону: “Чрезвычайно сожалею о том, что я взялся за труды Декарта и других алгебраистов прежде, чем изучил “Начала” Евклида со всем тем вниманием, которого заслуживает этот превосходный писатель”. Кроме “Геометрии” Декарта, Ньютон основательно изучил “Арифметику бесконечных величин” доктора Валлиса – замечательное сочинение, значительно подготовившее открытие анализа бесконечно малых (дифференциального исчисления, открытого Ньютоном и Лейбницем). Сверх того, Ньютон занялся “Логикой” Сандерсона и “Оптикой” Кеплера. Выбор книг свидетельствует, что у Ньютона были хорошие руководители – и прежде всего им руководил собственный верный взгляд. Говорят, что в первые же годы учения Ньютон по многим вопросам обогнал своего наставника. Читая книги, Ньютон составлял заметки о прочитанном, но не в виде выписок – любимое занятие талантливых посредственностей, – а стараясь развить то или другое положение, обратившее на себя его внимание. Так, изучая алгебру Валлиса, он изобрел свой знаменитый бином, причем мотивом послужило желание усовершенствовать найденный им у Валлиса способ интерполяции (так называют вставки неизвестных членов математического ряда).

О первых трех годах пребывания Ньютона в Кембридже известно немногое. Судя по книгам университета, в 1661 году он был “субсайзером”. Так назывались бедные студенты, не имевшие средств платить за учение и еще недостаточно подготовленные к слушанию настоящего университетского курса. Они посещали некоторые лекции и вместе с тем должны были прислуживать более богатым. Только в 1664 году Ньютон стал настоящим студентом; в 1665 он получил степень бакалавра изящных искусств (словесных наук). Единственное сведение, которое сохранилось о занятиях Ньютона в те годы, состоит в том, что в 1664 году он купил призму; такое приобретение при его малых средствах и дороговизне стеклянных изделий в XVII веке было для Ньютона событием.

Довольно трудно решить вопрос, к какому времени относятся первые научные открытия Ньютона. Брюстер полагает, что удачные опыты над разложением световых лучей призмою были сделаны Ньютоном в 1666 году. Это мнение подтверждается самим Ньютоном в письме его к Ольденбургу, где прямо указан год.

Познакомившись с трудами Кеплера, Декарта и своего учителя Барроу, Ньютон как ум вполне независимый никому не поверил на слово. Сохранились сведения, что упомянутая покупка Ньютоном призмы в 1664 году была сделана главным образом с целью проверить учение Декарта, имевшее наиболее философскую и законченную форму. Декарт, как известно, объяснял все при помощи своих вихрей. Племянник Ньютона, Кондуит, вероятно со слов самого Ньютона, утверждает, что его дядя “весьма скоро выработал собственные взгляды на эти вопросы и признал учение Декарта ложным”. Еще менее он мог усвоить взгляды своего учителя Барроу, который утверждал, например, следующее: “Красный цвет есть испускание света более яркого, чем обыкновенный, но прерванного промежутками тени”.

Как видно из слов Ньютона, его оптические исследования первоначально имели тесную связь с практической астрономией. В начале 1666 года он много работал над шлифовкою увеличительных стекол и зеркал. Эти работы познакомили его опытным путем с основными законами отражения и преломления, с которыми он был уже теоретически знаком по трактатам Декарта и Джемса Грегори. Декарт еще в 1629 году выяснил ход лучей в призме и в стеклах различной формы; он даже придумал механизмы для полировки стекол. Современник Ньютона шотландский профессор Грегори построил модель замечательного для своего времени телескопа, основанного на теории вогнутых зеркал. До того времени удавалось лишь устройство преломляющих телескопов (рефракторов); теорию их дал Декарт, а Гюйгенс сумел соорудить великолепный инструмент, далеко оставивший за собою первые попытки Галилея и позволивший своему изобретателю открыть кольца и спутники Сатурна. Таким образом, еще до Ньютона практическая оптика достигла значительной степени совершенства и была одною из наук, наиболее занимавших тогдашний ученый мир.

Зато теория преломления весьма мало подвинулась со времен Декарта, открывшего основной закон, которым устанавливается известная зависимость между углом падения и утлом преломления, то есть разрешившего геометрическую часть вопроса. О цветах радуги и цветах тел существовали весьма сбивчивые понятия: почти все тогдашние ученые ограничивались утверждением, что тот или иной цвет представляет либо “смешение света с тьмою”, либо соединение других цветов. Само собою разумеется, что такой очевидный факт, как радужное окрашивание, наблюдаемое при рассматривании предметов сквозь призму или сквозь плохое оптическое стекло, был слишком известен всем, занимавшимся оптикою, и к уничтожению этого окрашивания прилагались все усилия техники, хотя еще не была понята его истинная причина. Но все были твердо убеждены в том, что всякого рода лучи при прохождении сквозь призму или сквозь увеличительное стекло преломляются совершенно одинаково. Окрашивание и радужные каймы приписывали исключительно неправильностям поверхности призмы или стекла и воображали, что эти явления можно было бы уничтожить, если бы призма имела математически плоские или гладкие грани.