9 Всемирная история, т 13 обрел стеклянные призмы, чтобы «произвести опыты со знаменитыми явлениями цветов».
Необходимо отметить, что уже в I в. н. э. было известно, что солнечный свет при прохождении через прозрачный монокристалл с формой шестиугольной призмы разлагается в цветную полоску — спектр.
Мало того, еще раньше, в IV в. до н. э., древнегреческий ученый Аристотель выдвинул свою теорию цветов. По мнению Аристотеля, основным является солнечный (белый) цвет. Все же остальные цвета получаются из него путем добавления к нему различного количества темного цвета.
Несмотря на создание стеклянных призм и опыты по разложению солнечного света, проводимые с их помощью многими естествоиспытателями, вплоть до самого XVII в. в науке продолжало господствовать учение Аристотеля о цвете.
Ньютон всерьез занялся исследованием природы цветов и придумал и выполнил несколько различных оптических экспериментов. Забегая наперед, отметим, что некоторые из них пережили столетия, и их методика с незначительными изменениями и сегодня используется в физических лабораториях.
Первый опыт, проделанный Ньютоном, был традиционным. Великий ученый в ставне окна затемненной комнаты проделал небольшое отверстие, после чего на пути пучка лучей, проходивших сквозь это отверстие, поставил стеклянную призму. В результате на противоположной стене получилось изображение в виде полоски чередующихся цветов.
Полученный спектр солнечного света Ньютон разделил на семь цветов радуги — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Нужно отметить, что установление именно семи основных цветов спектра в некоторой степени произвольно: таким образом ученый пытался провести аналогию между спектром солнечного света и музыкальным звукорядом. Если же рассматривать спектр, невзирая на эту аналогию, то полоса спектра, скорее, распадается на три основные части — красную, желто зеле ную и сине-фиолетовую. Что же касается остальных цветов, то они занимают сравнительно узкие области между этими основными.
Отметим еще и тот факт, что вообще человеческий
глаз в состоянии различить в спектре солнечного света до 160 различных цветовых оттенков.
Приступив к проведению следующих опытов, Ньютон смог соединить цветные лучи р белый свет. Для этого ученый пропустил лучи солнечного света сквозь призму, а потом вышедшие из нее цветовые лучи собрал с помощью собирающей линзы. В итоге оказалось, что в месте соединения цветовых лучей, действительно, луч стал белого цвета. Пройдя эту точку, цветовые лучи снова расходятся и располагаются в обратном обычному спектру порядке.
В противоположность Аристотелю, Ньютон в результате своих опытов пришел к выводу, что при смешении «белизны и черноты никакого цвета не возникает». Т. е. все цвета спектра содержатся в самом солнечном свете. Стеклянная призма всего лишь разделяет их, поскольку различные цвета по-разному преломляются стеклом.
Своим открытием физик внес значительную поправку к известному уже закону преломления света: показатели преломления на самом деле постоянны для двух заданных сред при любых углах падения, но они меняются при изменении цвета падающего луча. Больше всего преломляются фиолетовые лучи, а меньше всего — красные.
Кстати, впоследствии ученые пришли к выводу, что, рассматривая свет как волну, каждому цвету необходимо выделять свою длину волны. Эти волны
- непрерывно меняются, соответствуя различным оттенкам каждого цвета.
Основные вопросы механики и физики, которые разрабатывал Ньютон, были тесно связаны с научными проблемами его времени.
Так, например, исследования в области оптики были направлены на устранение недостатков оптических приборов.
Свои взгляды на корпускулярную гипотезу света ученый изложил в работе «Новая теория света и цве тов», написанной в 1672 г. Его труд вызвал большую полемику. Противником корпускулярных представлений Ньютона о природе света выступил английский ученый Р. Гук. Тогда Ньютон высказал гипотезу, которая сочетала в себе корпускулярные и волновые представления о свете.
Результатом многолетних оптических исследований Ньютона стала книга «Оптика», опубликованная ученым в 1704 г. В ней Ньютон нарисовал стройную картину различных оптических явлений, известных науке того времени.
В 1687 г. Ньютон сформулировал законы динамики.
На протяжении тысячелетий люди, наблюдая за планетами и звездами, пытались определить законы их движения по небосводу.
В 1632 г. во Флоренции появился труд Г. Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира», в котором ученый заложил основы динамики — принцип инерции и классический принцип относительности. Согласно принципу инерции, всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного- прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния.
Это утверждение на первый взгляд кажется ошибочным, поскольку, например, вагон, который движется по инерции на горизонтальном участке пути, в конце концов все равно остановится. Однако необходимо учитывать, что на вагон действует сила сопротивления.
Ньютон, сформулировав законы динамики, сделал понятными и поддающимися расчету не только движение планет вокруг Солнца, но и явления, куда более сложные.
В качестве первого закона динамики Ньютон принял принцип инерции Галилея, который тот сформулировал в виде следствия из проведенных им опытов при изучении падения тел по наклонной плоскости.
Но ошибка Галилея была в том, что он не различал понятий «вес» и «сила», из-за чего установленный им принцип инерции не мог стать фундаментальным законом природы.
Ньютон же закон динамики поставил во главу всей своей системы механики.
Во втором законе Ньютон, рассматривая движение тела под воздействием других тел, небезосновательно связал изменение скорости тела с силой — мерой этого воздействия. Изменение состояния покоя тела под воздействием силы, сделал вывод Ньютон, происходит не мгновенно, а постепенно. Скорость же движения при этом изменяется тем медленнее, чем больше инерция тела, мерой которого является его масса.
Выведенная на основании второго закона Ньютона масса определяет инертные свойства тела, по этой причине она называется инертной массой. Но есть ртттр и понятие гравитационной (тяжелой) массы — физической величины, которая определяет меру гравитационного взаимодействия рассматриваемого тела с- другими телами, например, с Землей.
Многие столетия ученые разных стран задавались вопросом: эквивалентны эти два понятия или нет?
Классический опыт проверки эквивалентности этих двух масс провел Ньютон и описал его в своих « Математических началах натуральной философии»:
«Я испытывал золото, серебро, свинец, стекло, песок, поваренную соль, дерево, воду и пшеницу. Я достал два одинаковых ящика. Я наполнил один из них деревом, а в центре качаний другого поместил такого же (насколько точно я мог) веса кусок золота. Подвешенные на нитях длиной 11 футов ящики образовали пару маятников, совершенно одинаковых по весу и форме и одинаково подверженных сопротивлению воздуха; поместив их рядом, я наблюдал, как они качались совместно взад и вперед в течение длительного времени с одинаковыми колебаниями. И потому (в силу Следствий I и VI, Предложение XXIV, Книга И) количество вещества в золоте относилось к количеству вещества в дереве, как действие движущей силы на все золото к действию движущей силы на все дерево; другими словами, как вес одного к весу другого.
И с помощью этих опытов в телах одинакового веса можно было обнаружить различие в количествах вещества, составляющее одну тысячную общего количества».
В этом же классическом труде, представленном Лондонскому королевскому обществу в 1687 г., Ньютон впервые квел понятие «приложенной силы», которая определяет ускорение тела:
«Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается. Тело продолжает затем удерживать свое новое состояние вследствие одной только инерции.
