Исаак Ньютон. Биография

его ни на минуту и не позволяют отдохнуть. Он понимал, что находится на пороге величайшего научного открытия современности.

Трактат De Motu был отослан Галлею в ноябре, а за следующие восемнадцать месяцев Ньютон написал 550-страничный труд, которому суждено было принести ученому всемирную славу. Как сообщал сам Ньютон в краткой памятной записи, «Книга о Началах написана за 17 или 18 месяцев, из коих около двух заняли поездки, и манускрипт отослан К. обществу весною 1686 года». «Книга о Началах» – это, разумеется, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, или «Математические начала натуральной философии».

Ньютон уже рассчитал, что движение планет вокруг Солнца и движение Луны вокруг Земли подчиняется «закону обратных квадратов». Но ему хотелось шагнуть еще дальше и создать общую теорию небесной динамики. В более раннем трактате De Motu, на основе которого были написаны Principia Mathematica, нет и следа теории всемирного тяготения; нет там и какого-либо описания того, что позже назовут тремя ньютоновскими законами движения. Прежде он занимался лишь законом обратных квадратов в приложении к планетам и кометам. Но просьба к Флемстиду выслать точные данные о характере приливов в устье Темзы дает основания предположить, что Ньютон стал расширять свои гравитационные теории гораздо дальше.

Эти три закона движения лежат в основе его теории; уместно даже сказать, что они являются основой существования самой Вселенной. Согласно первому закону, «всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения», пока на него не воздействует внешняя сила. Второй закон утверждает, что изменение движения или его направления пропорционально приложенной внешней силе «и происходит по направлению» той прямой линии, «по которой приложена сила». Эти два закона сами по себе еще не являются грандиозным открытием, но затем Ньютон добавил к ним третий, заявляющий, что «всякому действию всегда есть равное противодействие». Затем он усовершенствовал формулировку: «Взаимодействия двух тел всегда равны и направлены в противоположные стороны». Для первых читателей эта идея стала своего рода интеллектуальной загадкой, поскольку ее нелегко было наглядно продемонстрировать. Поэтому ученый привел простую аналогию, почерпнув ее из тех дней, которые он провел на ферме в Линкольншире: если лошадь тянет на веревке большой камень, то камень тянет лошадь назад так же сильно, как и лошадь тянет его вперед. Видимое движение будет совершаться в сторону большей массы.

В ходе расширения и уточнения своих первоначальных представлений Ньютон ввел новое для науки и по-настоящему революционное различие между «массой» и «весом»: они пропорциональны друг другу, но не эквивалентны. Масса – произведение плотности и объема, тогда как вес может быть различным в разных местах. По сути, Ньютон явил миру идею массы – с успехом применяемую до сих пор. Кроме того, он ввел понятие «центростремительный» – ключевой элемент его теории всемирного тяготения: при определенных условиях одно тело должно притягиваться к центру другого тела. И это, как нетрудно догадаться, стало одним из основополагающих принципов созданной им гравитационной теории.

За год девятистраничный трактат разросся в десять раз и был разбит на две книги – De Motu Corporum и De Mundi Systemate; [33] первая посвящена математике кругового движения, а вторая – более общему описанию того, что в предисловии он именовал «рациональной механикой». Но затем Ньютон изменил план и композицию своего сочинения. В окончательном варианте вторую книгу он сделал третьей, добавив при этом новый второй том, где описывал маятники, волновое движение и, что самое главное, механику и сопротивление жидкостей. Таким образом, почти весь материал, содержащийся в третьей книге, подвергся пересмотру по сравнению с его более ранними работами.

В этом третьем томе он выделяет набор принципов (regulae) натурфилософских исследований. Затем снова излагает математические тезисы из первого тома – как ключ к пониманию всемирного тяготения, после чего переходит к своей теории приливов, концепции движения Луны и наконец – теории перемещения комет. В своем сочинении он объясняет: «Из небесных явлений я вывел силы тяготения, благодаря коим тела стремятся к Солнцу и к планетам. А зная эти силы, по другим математическим равенствам, я расчислил движение планет, комет, Луны и моря».

Это стало феноменальным достижением: Ньютон изложил свой знаменитый принцип всемирного тяготения, совершивший переворот в науке. Всё во Вселенной взаимозависимо, все ее части связаны между собой единой силой, которую можно понять, выразив ее действие математически. Он открыл математические законы, которым подчиняется сила, удерживающая тело на его орбите, и законы, регулирующие криволинейную траекторию, по которой движется такое тело. Это было настоящее откровение. Он математизировал космос. Он подчинил его законам, открытым человеком. Совершая эти деяния, он шел вперед, руководствуясь сравнительно несложным принципом, который сводится к фразе: «Природа чрезвычайно проста и сама для себя удобна». Она – не хаос, не ошеломляющая мешанина атомов и сил, а объяснимое целое. До этого ни один ученый трактат не основывался на столь тщательно выверенной доказательной базе; еще не существовало научной работы, где выводы в такой большой мере полагались бы на эксперименты и наблюдения. В предисловии он писал: «Тот, кто работает с меньшею точностью, – несовершенный механик, а если работать с точностью совершенной, можно сделаться совершеннейшим механиком из всех». Таким совершеннейшим механиком можно, разумеется, с полным правом назвать самого Ньютона.

Существует расхожее представление, что он стал первым, кто открыл или даже «изобрел» гравитацию. Но это не так. До него Коперник и Кеплер уже размышляли о гравитационном притяжении. Уникальность вклада Ньютона – в том, что он описал гравитацию математически, доказав, что она является универсальной силой. Так, никто до него не сумел дать неопровержимого доказательства, что на морские приливы влияют Солнце и Луна. Это – открытие Ньютона. Он показал, что существуют невидимые силы, действующие на большом расстоянии: до него это считалось какой-то суеверной фантазией. Кроме того, он продемонстрировал, что силы, перемещающие земные и небесные тела, составляют часть одной и той же единой системы. Каждый клочок материи во Вселенной управляется законами, которые он открыл. Он был не просто «совершеннейшим механиком». Он стал, по сути, истинным мудрецом. «Теперь, – заявлял он, – установлено, что сила эта – гравитация. Посему так мы ее и будем отныне именовать».

На фронтисписе первого издания его труда прописными буквами выделены слова PHILOSOPHIAE и PRINCIPIA: похоже, Ньютон сознательно противопоставлял свое произведение трактату Декарта Principiae Philosophiae. Собственную работу он назвал Principia Mathematica – сугубо математический ответ на то, что он считал ошибочными и гипотетическими умопостроениями французского философа. Он стремился показать огрехи картезианской философии, с ее идеей «механической Вселенной» и в особенности с ее доктриной вихрей, водоворотов эфирного вещества. Ньютон не соглашался с ней. Как выразился голландский математик Гюйгенс, «вихри оказались побеждены Ньютоном».

Свою книгу он написал на латыни, чтобы ее могли изучить европейские натурфилософы. Он признавался, что намеренно сделал ее усложненной, с более серьезным математическим аппаратом, дабы отпугнуть пронырливых невежд. В такой процедуре есть что-то от алхимической таинственности, но ему хотелось отвадить и критиков. Как сообщал один из его знакомых, «дабы его не травили профаны от математики, он, по его собственным словам, намеренно сделал свои Principia затруднительными для понимания». Так или иначе, он достиг своей цели и добился в этом грандиозного успеха: его Principia Mathematica до сих пор считаются у студентов труднейшим сочинением.

В предисловии к первому изданию он называл свой труд изысканием в области «рациональной механики». Но ошибкой было бы думать, что он считал Вселенную постоянной и неизменной. Ньютон сам признавал сложность своей теории – ведь каждая планета и звезда влияет на все остальные, а это привносит некую неопределенность во все расчеты относительного движения. Как он выражался, «человеческий ум не в силах одновременно рассматривать столь великое множество причин движения».

Часто замечают, что Ньютон вряд ли сумел бы вообразить свою теорию всемирного тяготения (поскольку она, по сути, была именно плодом воображения), если бы не его алхимические занятия. И в самом деле, идею невидимой силы, действующей между материальными