Секреты мироздания

Помимо астрономических открытий человечество обязано Галилею двумя принципами механики, сыгравшими большую роль в развитии не только механики, но и всей физики: это известный галилеевский принцип относительности для прямолинейного, равномерного движения и принцип постоянства ускорения силы тяжести. Именно исходя из галилеевского принципа относительности, Исаак Ньютон пришел к понятию инерциальной системы отсчета, а второй принцип, связанный со свободным падением тел, привел его к понятию инертной и тяжелой массы.

Галилей установил закон инерции; законы свободного падения; движения тела по наклонной плоскости и тела, брошенного под углом к горизонту; открыл закон сложения движений и закон постоянства периода колебания маятника (явление изохронизма).

Именно от Галилея берет свое начало динамика. Помимо этого он изобрел термоскоп — прообраз термометра; сконструировал гидростатические весы для определения удельного веса твердых тел; определил удельный вес воздуха; предложил идею применения маятника в часах и т. д. Дело Галилея по созданию классической механики также завершил Ньютон. Следует отметить, что все свои математические построения Галилей делал с помощью геометрии, дифференциального и интегрального исчисления тогда еще не существовало — его разработал Ньютон. Задачу о природе морских приливов и отливов Галилей так и не решил — это сделал Ньютон.

До конца жизни Галилей оставался «узником Инквизиции», и лишь в 1992 г. папа римский Павел II (первый с 1523 г. неитальянский папа) объявил решение суда Инквизиции ошибочным и реабилитировал ученого.

Галилео Галилей умер в начале 1642 года, так и не завершив большую часть своих идей и планов. А в конце того же года в Англии рождается гениальный мальчик Исаак Ньютон, который впоследствии, как уже отмечалось выше, продолжил и развил начатое Галилеем.

Напрасно искать в родословной Ньютона каких-либо значительных личностей, потому что их там нет. Отец Ньютона — тоже Исаак, умерший за два месяца до рождения мальчика, ни одним своим умением и талантом не давал намека на столь великую судьбу сына. Он был малограмотен, но, как и все Ньютоны, весьма трудолюбив. Его жена Анна Эйскоу — женщина волевая, умная и очень добрая — тоже едва писала и читала. Ни в наследственности, ни в окружении юного Ньютона мы не находим ничего, что предвещало бы его великое предназначение.

Исаак-отец оставил жене обширные земли и дом. «Пусть, — завещал он, — если родится сын, будет тоже Исааком и продолжит мое дело — накопление и умножение поместья». Но судьба распорядилась иначе. Спустя три года после рождения сына Анна вышла замуж за священника Варнаву Смита, и маленький Исаак остался в Вулсторпе один на попечении бабушки. Здесь в ближайших сельских школах он выучился чтению, письму и арифметике.

В двенадцать лет Исаака посылают в Грантем в королевскую школу, поселив у городского аптекаря Кларка. В 1656 г. мать Ньютона, овдовев второй раз, вернулась с тремя малолетними детьми, братом и сестрами Исаака, в Вулсторп. Желая приучить старшего сына к сельскому хозяйству, Анна забирает его из Грантема в Вулсторп. Однако поняв, что его призвание совсем в другом, снова возвращает его в грантемскую школу.

Грантемская школа, в которой Ньютон проучился в общей сложности почти пять лет, имела немалое значение в освоении латинского языка, математики и богословия, необходимых в то время для поступления в университет. Во главе школы стоял известный педагог Генри Стокс. По рассказам современников, Стокс высоко оценил способности и прилежание мальчика. Именно он уговорил мать Ньютона пойти навстречу желаниям сына и вернуть его в школу, а затем отправить в университет. По окончании школы Стокс провожал Исаака со слезами на глазах и в своей прощальной речи восхвалял его таланты и характер.

К грантемскому периоду, как предполагают биографы, относится единственное романтическое увлечение Ньютона мисс Сторей, воспитанницей аптекаря Кларка, и даже намечался брак. Но впоследствии, когда определилась его университетская деятельность, Ньютон навсегда отказался от намерения жениться, и, по его собственному признанию, всю жизнь сохранял целомудрие. По средневековой традиции, подтвержденной специальным указом Елизаветы I (1533–1603), студенты и профессора Кембриджа и Оксфорда должны были оставаться холостыми. Просуществовал этот запрет до 1882 г. Ньютон достаточно хорошо понимал, что отсутствие целомудрия ослабляет ум, интеллект и снижает творческий потенциал. Известный итальянский философ Марсилио Фичино (1433–99) среди пяти главных опасностей, подстерегающих ученого, наряду с чревоугодием и сибаритством (любовью к роскоши), называет похоть. Великий ученый и врач Авиценна учил, что прелюбодеяние ослабляет ум и сердце.

Напряженные научные изыскания, «да и самый великий ум Ньютона, — писал французский историк Фонтенель, — не давали ему возможности чувствовать ни пустоты в своей жизни, ни нужды в домашнем обществе. Племянница, которую он выдал замуж, и которая жила у него со своим мужем, заменяла ему место детей и доставила случай для семейных забот».

Уже в раннем детстве у Ньютона проявилась склонность к конструированию, изобретательству, экспериментированию и рисованию. Сохранились рассказы о том, что мальчик любил строить механические игрушки, самокаты, модели водяных мельниц, солнечные и водяные часы, а для участниц детских игр делать маленькие столики, шкафчики и другие поделки. Любил заниматься воздушными змеями и запускал их иногда ночью с бумажными цветными фонариками, распространяя в шутку слух о новой комете.

По словам Ньютона, первый физический опыт был произведен им в 1658 г.: желая определить силу ветра во время бури, измерил дальность своего прыжка по направлению и против ветра. «…Раннее мастерское владение сэром Исааком Ньютоном механическими приспособлениями и его мастерство в рисовании и проектировании, — писал доктор Стэкли в своем труде о Ньютоне (1752), — сослужили ему хорошую службу в его экспериментальном пути в философии [в естественных науках] и подготовили прочный фундамент для развития его пытливого ума…»

5 июня 1661 г. Исаак Ньютон был принят в Тринити-колледж (коллегия Троицы) Кембриджского университета в качестве субсайзера (так назывались бедные студенты, выполнявшие для заработка обязанности слуг в колледже). Характерной особенностью для английских университетов, и в частности для наиболее знаменитого из них — Кембриджского, было предоставление широкой инициативы самому студенту, а также неразделимое смешение учебных и ученых функций. С кафедр студентам передавалось наследие старой науки, но с тех же кафедр это старое порой беспощадно разрушалось и создавалась новая наука, а ученик превращался в оппонента и сам начинал учить.

Согласно запискам Ньютона, первые годы учебы протекали обычно: в течение двух лет он изучал арифметику, геометрию по Евклиду, тригонометрию, богословские науки и древние языки (латинский, в меньшей степени греческий и еврейский), к этому же времени относится его знакомство с системой Коперника и оптикой.

Учителем, оказавшим большое влияние на Ньютона, был Исаак Барроу (1630–1677) — молодой профессор лукасовской кафедры.

Превосходные знания древних языков и математики позволили Барроу сделать блестящие переводы античных геометров — Архимеда, Евклида, Аполлония. Но главные заслуги Барроу относятся к области математики: разработанный им новый метод нахождения касательных к кривым стал важным этапом в развитии исчисления бесконечно малых. Ранняя смерть Барроу огорчила многих ученых, знавших его. Ньютон в старости говорил, что наибольшую боль смерть учителя и коллеги причинила, конечно, ему.

По окончании университета в 1665 г. Ньютон получает ученую степень бакалавра, и очень скоро, в 1668 г., он становится «мастером искусств» (магистром). Через год Барроу передает ему почетную лукасовскую кафедру, и Ньютон в возрасте 27 лет становится профессором Кембриджского университета. Эту должность он занимал до 1701 г.

В 1665–1667 гг. Ньютон во время страшной эпидемии чумы находился в своей родной деревне Вулсторп. Эти годы были наиболее продуктивными в научном творчестве ученого. В деревенской тиши, вдали от многолюдного колледжа он с головой погрузился в осуществление своих многочисленных идей и проектов. За эти «чумные» годы Ньютон создает анализ бесконечно малых — метод флюксий, как он его называл, или, по принятой теперь терминологии Лейбница, дифференциальное и интегральное исчисление. Метод был изложен им в пяти коротких мемуарах, написанных между маем 1665 г. и ноябрем 1666 г. В это же время в полной мере проявился и экспериментальный талант Ньютона. В вулсторпском доме он создает на свои средства первоклассную оптическую лабораторию, оснастив ее большим количеством оптических приборов, линз, телескопов, микроскопов. Ньютон сам был искусным мастером по шлифовке и полировке стекла, металла и конструированию приборов. В Вулсторпе он провел свои знаменитые опыты над разложением и сложением света и начал сооружение изобретенного им отражательного (зеркального) телескопа. По словам Ньютона, к этому времени относятся его первые мысли о тяготении.