Предчувствия и свершения. Книга 2. Призраки - Ирина Львовна Радунская

Итак, Вторым законом Ньютон связал ускорение тела с его массой и с силой, действующей на него. Третий закон фиксирует равенство действия и противодействия — этот закон дал Ньютону возможность по-новому изучать движения системы, состоящей из двух и более тел. Он впервые объяснил причину отдачи, ощущаемой стрелком или пушкой при выстреле, и множество других явлений, ранее казавшихся непостижимыми. Теперь их можно рассчитывать наперед, и опыт всегда совпадает с расчетом.

Совокупность закона падения тел, полученного Галилеем, и законов движения планет, установленных Кеплером, позволила Ньютону дополнить три закона механики — Четвертым. Законом тяготения. Он и здесь следовал научному методу Галилея, доведя его до высшей строгости. В основе лежали опыты Галилея с движением тел по наклонной плоскости и выведенные из астрономических наблюдений законы Кеплера, описывающие движение планет. Не видимые движения, ибо они весьма запутаны, а «истинные движения» математической модели, созданной Коперником и исправленной Кеплером. Движения по эллипсам, в одном из фокусов которых расположено Солнце. Математические расчеты привели Ньютона к закону обратных квадратов: сила тяготения убывает так, как возрастает квадрат расстояния. Дальше контрольный расчет — вычисление движения Луны. Проверка… совпадения нет!

Шок!

Иначе нельзя определить состояние Ньютона, уверенного в том, что законы движения получены им правильно, что законы Кеплера точны, а математика, приведшая его к закону обратных квадратов, безупречна. Правда, в вычисления входила одна величина, измеренная не им самим, — радиус Земли. Но его измеряли ученые, достойные доверия.

Считалось, что эта величина измерена точно, и у Ньютона не было ни возможностей, ни достаточных оснований для того, чтобы повторить такие громоздкие измерения заново. Он не публиковал свои результаты шестнадцать лет. Все казалось ему верным и подтверждалось многочисленными опытами. Но один опыт не сходился. Движение Луны грозило разрушить мощное здание новой механики, потопить корабль Галилея. Ибо достаточно одного опыта, чтобы опровергнуть любую теорию. Опыт, в конечном итоге, верховный судья в науке.

История сохранила поразительный факт. Через четыре года после открытия закона тяготения Ньютон опубликовал в Кембридже «Всеобщую географию» Варениуса. Ньютон систематически способствовал изданию книг других авторов, если считал их заслуживающими внимания. В книге Варениуса сообщалось о том, что еще в 1617 году соотечественник автора Снеллиус измерил величину радиуса Земли. Совершенно невероятно, чтобы Ньютона не заинтересовало это сообщение. Правда, результат Снеллиуса значительно отличался от общепринятого во времена Ньютона. Маловероятно и то, что Ньютон не подставил величину, найденную Снеллиусом, в формулу закона тяготения. Сделав это, он должен был получить результат, совпадающий с движением Луны! Почему и чего он ждал еще двенадцать лет?! Остается только догадываться, что произошло на самом деле. Оставил ли Ньютон без внимания давнишнюю работу, дошедшую до него через третьи руки… Или провел вычисления, но не спешил их опубликовать, не имея достаточных оснований, чтобы предпочесть старый результат новому… Общеизвестная научная добросовестность и осторожность Ньютона заставляют нас склоняться к последнему предположению. Факт остается фактом. Ньютон никому не рассказал и нигде не написал о результате Снеллиуса.

Мы не знаем, как Ньютон пытался спасти положение. В течение этих шестнадцати лет он продолжал свои исследования и добился выдающихся результатов в других областях физики. Решение пришло со стороны. В 1682 году на одном из заседаний Королевского общества Ньютон узнал о новом измерении длины земного меридиана, выполненном Пикаром. Ньютон сразу вернулся к своим расчетам 16-летней давности и подставил в них величину радиуса, полученную из измерений Пикара. Все сошлось! Классическая физика праздновала одну из длинного ряда своих побед. Корабль Галилея продолжал плавание. Ньютон и в этот раз не упомянул о Снеллиусе. Теперь бессмысленно пытаться узнать, что было причиной. Забыл ли он историю 12-летней давности? Может быть, он и тогда не обратил внимания на результат Снеллиуса? Или не захотел вводить эмоции в научные результаты? Для него было достаточно бесконечных дискуссий с Гуком.

Перейдем к более существенному. Закон тяготения Ньютона, один из величайших законов, которые на языке математики описывают свойства природы, приводит к большой трудности, ясной уже самому Ньютону. В математическую формулу закона не входит время. Создается впечатление, что сила тяготения распространяется мгновенно. Ньютон отлично сознавал, что это. не так. Ему была известна колоссальная величина скорости света, измеренная Рёмером из наблюдений моментов затмения спутников Юпитера. Он понимал, что тяготение может распространяться невообразимо быстро, но не мгновенно. Почему же это не отразилось в законе тяготения? Мучила Ньютона и другая тайна тяготения: что и как передает его от одного тела к другому? Это оставалось неизвестным. Сравнение с яблоком, вид которого притягивает мальчика (объяснение священника Гассенди), конечно, не соответствовало принципам научного познания, сформулированным Галилеем и уточненным Ньютоном. Да и не много ли этого для яблока…

Ньютон настойчиво думал над загадкой тяготения; но одно дело — обдумывать вопрос самому, другое — отвечать на чужие вопросы… А они сыпались на него — ведь он стал знаменит, его почитали как мудрейшего и всеведущего… Конечно, можно было придумать какую-нибудь временную гипотезу, правдоподобную, наукообразную. Но Ньютон был пуританином в науке, бескомпромиссно честным, он был принципиально против беспочвенных умозаключений. Недаром его гордые слова «гипотез я не измышляю» вошли в историю. Он не боялся сознаться в непонимании причины тяготения. Он писал: «До сих пор я изъяснял небесные явления и приливы наших морей на основании силы тяготения, но я не указывал причины самого тяготения».

Почему он не указывает эти причины и не объясняет, каким образом осуществляется притяжение? «То, что я называю притяжением, может происходить посредством импульса или какими-либо другими способами, мне неизвестными».

Он признался в бессилии перед великой загадкой природы и предоставил ее решение потомкам. А они безуспешно пытались найти ответ в течение почти трехсот лет.

Еще один великий мореплаватель

Так продолжалось до тех пор, пока на корабль Галилея не взошел Эйнштейн. Но он не ограничивается опытами в каюте. Он поднимается на палубу и идет по ней со скоростью 3 км/час. Если скорость корабля 30 км/час, то наблюдатель на берегу, измеряя скорость корабля и за дальностью не видя пассажира, но зная, как быстро он ходит, скажет: скорость пассажира относительно берега 33 км/час или 27 км/час, в зависимости от того, движется ли он к носу или к корме. Этот расчет вытекает из принципа относительности Галилея, справедливого для механических явлений. Он основан на законе, сложения и вычитания скоростей.

Потом Эйнштейн сооружает на палубе каюту со стеклянными стенами и измеряет в ней скорость звука. Эта скорость оказывается в каюте