Чем мир держится?

Спор между кругом и эллипсом начал Кеплер и решал его в пользу эллипса вопреки «авторитету всех философов».

Галилей так полагался на свой рассудок, что оказался не только великим ученым, но и первым в ряду борцов против «безумных идей», которые противопоставляли этим идеям не догму, как враги самого Галилея, а здравый смысл. Вот как он возражает против связи приливов и Луны: «Признать, что тут действуют Луна и Солнце и что они вызывают подобные явления — все это совершенно претит моему рассудку». Конечно, он говорит о рассудке, но не случайно здесь употреблено столь эмоциональное слово «претит».

И новый парадокс!

В жизни и даже пропаганде коперниковского учения Галилей был гораздо смелее Кеплера, выступал (до своего процесса) решительнее, а когда он однажды «договорился» до идеи о множественности миров, Кеплер счел нужным осторожненько, экивоками напомнить в письме коллеге об участи Джордано Бруно.

Пожалуй, эти два титана были предшественниками Ньютона не только в научном плане. Он соединил в фундаменте своей теории всемирного тяготения достижения их мысли, а в себе некоторые разноречивые черты их характеров. Блестящий математик, еще более великий, чем Кеплер, он опирался на опыт в еще большей степени, чем Галилей. Суровый рационалист, как тот же Галилей, Ньютон время от времени словно сбрасывал с себя груз логики, и тогда в худшем случае допускал… чуть ли нс божественное происхождение тяготения, зато в лучшем— передачу силы притяжения от тела к телу без посредников. Идею, которой возмущались многие его современники (а иногда и он сам), которую Галилей объявил бы тяжелейшим научным грехом, но без нее не мог быть сформулирован закон всемирного тяготения.

Нередко укоряют великих людей прошлого: мол, они открыли не все, что, как кажется на современный взгляд, могли открыть. Еще бы один шажок вперед, бросок мысли, дополнительный расчет, добавочное обобщение— и новый важный закон появился бы на пятьдесят — сто лет раньше.

Не будем забывать: каждый раз между двумя научными законами, отделенными друг от друга временем, лежит не только конкретный путь «от мысли к мысли», но и кропотливая работа многих исследователей.

Это очень хорошо видно на примере Галилея. Он делает гигантский прорыв на фронте борьбы с незнанием — прорыв на широком участке. Если продолжать дальше сравнение, то прежде чем развить прорыв, наука должна закрепиться на занятом плацдарме, подтянуть тылы, пополнить боеприпасы, заменить устаревшее вооружение. Галилей— великий борец против многих положений Аристотеля. Однако причиной падения тел для него остается стремление всех тел собраться в одни центр — почти по Аристотелю. Справедливости ради нужно сказать, однако, что Галилей говорил и о множественности центров тяготения.

Луна, полагал Галилей, остановись она, упала бы на Землю с тем же ускорением, что и камень, брошенный с Пизанской башни. Он не думал, что расстояние от центра Земли может сказаться на ускорении падения. Чтобы это увидеть, надо было признать за законом тяготения некоторый набор свойств, характерный и для законов изменения других явлений.

Знали же, например, что действие магнита с расстоянием быстро ослабевает.

Роберт Гук, английский физик и химик, старший современник Ньютона, сумел сделать этот шаг. Он пришел к выводу, что тяготение с расстоянием ослабевает. Увы, он пытался проверять свою совершенно справедливую мысль, проводя опыты с маятниками разной длины на башнях Вестминстерского аббатства, а вышина башен была — при тогдашних приборах — слишком мала для обнаружения разницы в силе тяжести. Он же категорически утверждал, что все небесные тела обладают тяготением, иначе они разлетелись бы по прямым линиям во все стороны, а не были бы «привязаны» к своим орбитам. Он пришел в конце концов и к выводу о том, что тяготение ослабевает пропорционально квадрату расстояния, а потом весь остаток жизни доказывал, что именно ему, Роберту Гуку, принадлежит приоритет в создании закона всемирного тяготения.

Мы точно знаем, что о таком ослаблении тяготения говорилось и до Ньютона и до Гука. Итальянец Альфонсо Борелли утверждал это в печати еще в 1665 году, когда Ньютон только еще размышлял над своим законом. И все же одно дело в науке — сказать, а другое — доказать. Борелли опирался лишь на наблюдения за движением спутников Юпитера. Роберт Гук выдвинул общую идею, которую не смог доказать математически по той простой причине, что он не умел составлять требовавшиеся в данном случае уравнения. С Вселенной— Галилей прав — надо говорить на ее языке. Иначе ты, может быть, и поймешь общий смысл ее речений, но «переводчиком» стать не сможешь.

Закон открыт!

«И в том же году я начал думать о тяготении, простирающемся до орбиты Луны… Все это было в 1665 и 1666 гг. — в годы чумы, ибо в те дни я был на заре своей поры изобретений и математика и философия волновали меня более, чем когда-либо после…» — писал уже постаревший Исаак Ньютон.

Всю науку о природе тогда называли натуральной философией. Но, видно, не случайно Ньютон здесь опустил определение к слову «философия». Потому что для установления связи между падением на землю пресловутого яблока и движением Луны вокруг Земли требовалось и чрезвычайно широкое, именно философское, а не только физическое обобщение.

Один из друзей Ньютона, человек по имени Стекли, остался в истории, поскольку оставил нам историю ньютоновского яблока: «После обеда погода была жаркая; мы перешли в сад и пили чай под тенью нескольких яблонь. Были только мы вдвоем. Между прочим, сэр Исаак сказал мне, что точно в такой же обстановке он находился, когда впервые ему пришла в голову мысль о тяготении. Она была вызвана падением яблока, когда он сидел, погрузившись в думы. Почему яблоко всегда падает отвесно, подумал он про себя, почему не в сторону, а всегда к центру Земли? Должна существовать притягательная сила в материи, сосредоточенная в центре Земли. Если материя тянет другую материю, то должна существовать пропорциональность ее количеству. Поэтому яблоко притягивает Землю так же, как Земля — яблоко. Должна, следовательно, существовать сила, подобная той, которую мы называем тяжестью, простирающаяся по всей Вселенной».

Мысль, которая создала первую подлинно научную систему мира. Стоит сказать, что для Ньютона тяготение было не просто одним из свойств материи, а главным ее свойством, ключом к решению загадок Вселенной. Потому что «такие свойства тел, которые не могут быть ни усиляемы, ни ослабляемы, которые оказываются присущими всем телам, над которыми возможно проводить испытания, должны быть почитаемы за свойства всех тел вообще». Главный труд своей жизни великий ученый назвал «Математические начала натуральной философии». В нем Ньютон, опираясь на соединение открытых им законов механики и закона всемирного тяготения, провозгласил, что задача науки объяснить мир в целом, исходя из начал механики. Вот отрывок из авторского предисловия к первому изданию «Начал».

«Вся трудность… как будет видно, и состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам изъяснить остальные явления. Для этой цели предназначены общие предложения, изложенные в книгах первой и второй. В третьей же книге мы даем пример вышеупомянутого приложения, объясняя систему мира, ибо здесь из небесных явлений, при помощи предположений, доказанных в предыдущих книгах, математически выводятся силы тяготения тел к Солнцу и отдельным планетам. Затем по этим силам, также при помощи математических предложений, выводятся движения планет, комет, Луны и моря. Было бы желательно вывести из начал механики [3] и остальные явления природы, рассуждая подобным же образом, но многое заставляет меня предполагать, что все эти явления обусловливаются некоторыми силами, с которыми частицы тел, вследствие причин покуда неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга».

3

По Ньютону, «…механика есть учение о движениях, производимых какими бы то ни было силами, и о силах, требуемых для производства каких бы то ни было движений, точно изложенное и доказанное».

Обратим внимание на то, как настаивает Ньютон на желательности вывести «из начал механики» все явления природы.

Всеобщность тяготения так же поражала воображение человека, открывшего эту всеобщность, как поражает она воображение человечества до сих пор. В этом свойстве, присущем всему без исключения, Ньютону виделся корень многих других явлений, более того, в определенном смысле корень всех основных свойств материн. Великий англичанин положил начало поискам в этом направлении — поискам, которые продолжаются по сей день.

Тысячи астрономов изучали звездное небо, пути планет и Луны. Миллиарды людей каждый день сталкивались с тем, что все могущее упасть — падает. Ньютон первый объявил, что то и другое происходит по одному и тому же закону.

Сначала он «просто» хотел узнать, Земля ли — единственное место, где действует сила тяжести. И в пару к самому прославленному в мире яблоку он взял ближайшее к нашей планете небесное тело — Луну. И предположил, что сила, удерживающая Луну на ее орбите вокруг Земли, — та же самая, что притягивает тела, находящиеся на поверхности Земли и вблизи от нее.