Текст книги "10 гениев науки"

Исаак Ньютон

Исаак Ньютон жил в очень беспокойное время. Англию трясла лихорадка революций и реставрации монархии, религиозных конфликтов и гражданских и внешних войн. Но все это мало отразилось на судьбе нашего героя. Поэтому его биография чрезвычайно бедна яркими событиями социального плана. Но сказать, что Ньютон провел скучную жизнь кабинетного ученого, никак нельзя. Практически вся его жизнь с молодости и до самой смерти в возрасте 84 лет проходила на научной арене. И здесь, компенсируя свою безучастность к политическим страстям, обуревающим его соотечественников, он стал одним из самых активных участников конфликтов, войн и революций.

Детство. Школьные годы

Честь стать родиной великого физика досталась небольшой деревне Вулсторп, находящейся в 6 милях от английского города Грантема в графстве Линкольншир. 4 января 1643 года Анна Ньютон, недавно ставшая вдовой, преждевременно разрешилась от бремени мальчиком. Односельчане не только не могли подумать, что благодаря этому сироте их деревня войдет в историю, но и вообще не предполагали, что ребенок выживет, так он был мал и слаб. Но вопреки ожиданиям земляков, Исаак Ньютон остался в живых, а о деревне Вулсторп знают все, кто интересовался биографией блистательного английского ученого.

О происхождении Ньютона известно мало. Его покойный отец был довольно зажиточным фермером, но при этом абсолютно безграмотным. Мать тоже, по всей видимости, происходила из уважаемой фермерской семьи. Ее девичья фамилия была Эйскоу. Забегая вперед, следует сказать, что незадолго до смерти сэр Исаак Ньютон говорил одному из своих коллег, что один из его прадедов был шотландским дворянином, который переселился в Англию, где и разорился.

Через три года после рождения сына Анна вышла замуж за священника из соседней деревни Варнаву Смита. Исаак остался на воспитании в семье ее родителей: Марджери и Джеймса Эйскоу. По косвенным данным можно судить, что дед не любил мальчика (Джеймс не упомянул его в своем завещании, и сам Ньютон не вспоминал о деде). Отсутствие материнского внимания и ласки сделало мальчика малообщительным. В положенные сроки Исаак стал посещать сельскую школу, где обучился чтению, письму и простейшей арифметике. Он был плохо развит физически и, как это часто бывает, стал мишенью для издевательств и жестоких шуток одноклассников. Учеба, которая первое время давалась непросто, вскоре пошла на лад, и Исаак стал одним из лучших учеников.

Среди родственников Ньютона было немало образованных людей: священники, врач, аптекарь. Возможно, непригодность к физическому труду заставила близких Исаака подумать о его дальнейшем образовании. В 12 лет он отправился в Грантем, где стал учеником королевской школы. В городе мальчик жил у аптекаря Кларка.

Сведения об успеваемости Исаака противоречивы. С одной стороны, есть свидетельства о том, что он был ленив и невнимателен. С другой стороны – сохранилась легенда о том, что Генри Стокс, глава школы и учитель Ньютона, по окончании юношей школы произнес хвалебную речь в его честь.

Так и иначе, но в 1658 году учеба Исаака прервалась. За два года до этого его мать вторично овдовела. Она вернулась в Вулсторп вместе с тремя детьми. У Анны было небольшое состояние, и она вскоре решила, что ее старший сын достаточно взрослый, чтобы управлять им и помогать в домашнем хозяйстве. Исаак вернулся в деревню, где прожил два года.

Но в 1660 году Ньютон снова оказался в грантемской школе. До конца не известно, почему его мать изменила свое решение. Есть сведения о том, что Генри Стокс уговорил ее вернуть мальчика в школу. Также существует легенда, объясняющая это. Согласно этой легенде, однажды дядя Исаака Уильям Эйскоу, который был грантемским священником, посетил дом Анны. Он застал Ньютона сидящим у забора и полностью поглощенным решением какой-то математической задачи. Тогда священник убедил свою сестру вернуть сына в школу, чтобы впоследствии он поступил в университет. Также предполагается, что Исаак оказался нерадивым фермером, и поэтому Анна решила, что ему следует продолжить обучение.

О детстве Ньютона ходит немало рассказов и легенд, степень достоверности которых невозможно установить. Так, рассказывают, что мальчик делал механические игрушки: модели водяных мельниц, самокаты, воздушных змеев, водяные и солнечные часы. В Королевском обществе хранится циферблат солнечных часов, вырезанный из стены его дома в Вулсторпе. Один из родственников Ньютона передавал со слов самого ученого, что в 1658 году Исаак провел свой первый физический эксперимент. Он решил определить силу ветра во время бури и с этой целью прыгал по ветру и против него. Вероятно также, что в аптеке Кларка Ньютон имел возможность познакомиться с химией, которой он интересовался всю жизнь. Также известно, что в детстве Исаак хорошо рисовал.

Под одной крышей с Ньютоном жила воспитанница Кларка, мисс Сторей. Она стала первым и, по всей видимости, последним предметом романтического увлечения Исаака. Возможно, именно мисс Сторей была одной из причин предполагаемых хозяйственных неудач юноши. По легенде, отправляясь в Грантем на рынок, он оставлял лошадь старому слуге и проводил время в доме аптекаря, а затем возвращался в Вулсторп, так и не выполнив поручений матери. Несмотря на взаимность чувств, брак не состоялся. Помешала старая традиция: преподаватели колледжа должны были быть холостяками. Когда стало ясно, что карьера Ньютона будет связана с университетом и наукой, он был вынужден отказаться от матримониальных намерений. Тем не менее, дружба Ньютона с мисс Сторей, впоследствии миссис Винцент, продолжалась всю жизнь.

Учеба в университете. Жизнь в деревне

Для дальнейшего обучения Ньютон (или его родственники) выбрал кембриджский Тринити-колледж (колледж Святой Троицы). В этом учебном заведении получал образование дядя Исаака. В Кембридж Ньютон прибыл в 1661 году. Средств для обучения в университете у него не было – по всей видимости, мать не дала денег на такое сомнительное дело. Поэтому 5 июня он был зачислен в колледж на правах субсайзера – студента, выполнявшего также обязанности слуги или помощника у какого-либо ученого.

О первых университетских годах Ньютона сказать можно немного. Он проходил обычный курс наук, изучал арифметику, геометрию, богословие, древние языки. В 1663 году у него появился ярко выраженный интерес к оптике.

К этому же году относится и одно довольно интересное знакомство. Тогда в Тринити-колледже была создана так называемая Лукасовская кафедра (основанная на деньги некоего Генри Лукаса). Первым профессором этой кафедры стал 33-летний Исаак Барроу, человек универсального образования и таланта. Он очень быстро по достоинству оценил таланты Ньютона, а тот, в свою очередь, заинтересовался личностью профессора и его лекциями. Барроу оказал большое влияние на становление научного мировоззрения Ньютона. Впоследствии учителя и ученика связала крепкая дружба.

Между тем обучение Ньютона шло своим чередом. В 1664 году он стал действительным студентом, а в 1665-м получил степень бакалавра. В том же году в университетской жизни Ньютона наступил вынужденный перерыв. Его причиной стала эпидемия чумы. Юноша благоразумно решил покинуть многолюдный Кембридж и временно поселиться в деревне – все равно университет был закрыт из-за эпидемии. В августе 1665 года Ньютон перебрался в Вулсторп, где с трехмесячным перерывом провел более полутора лет. Считается, что это время стало одним из самых важных этапов становления ученого. Дрожжи таланта уже попали в виноградный сок университетского образования. Теперь в спокойной сельской обстановке они стали перерабатывать сок в прекрасное вино научных открытий и теорий.

К сожалению, нельзя точно сказать, какие именно идеи появились у Ньютона в этот период жизни. Прежде всего, это связано с тем, что в дальнейшем ученый очень осторожно и подчас неохотно публиковал результаты своих исследований. Но считается, что в Вулсторпе Ньютон фактически определил сферу своей дальнейшей научной деятельности. Так, именно здесь в 1665–1666 годах он, занимаясь анализом бесконечно малых, изложил в пяти небольших работах основы дифференциального и интегрального исчислений, или метод флюксий, как называл его сам Ньютон. Из Кембриджа он привез хорошую коллекцию оптических приборов, купленных или изготовленных самостоятельно. И скорее всего, в Вулсторпе проводил эксперименты по разложению света и начал работу над отражательным телескопом. С бегством от чумы связана и знаменитая история с яблоком. В отличие от большинства подобных исторических анекдотов, рассказ о яблоке, по всей видимости, имеет под собой реальную основу. По крайней мере о таком случае в старости рассказывал сам Ньютон. Так или иначе, но первые мысли о всемирном тяготении посетили его именно во время вынужденного пребывания в деревне.

Между тем эпидемия чумы резко пошла на убыль. Как говорится, не было бы счастья, да несчастье помогло. Немало поспособствовал прекращению эпидемии большой лондонский пожар 1666 года, когда сгорела большая часть города и была уничтожена основная масса крыс. Весной 1667 года Ньютон покинул родную деревню и вернулся в Кембридж.

Практически сразу после возвращения начался быстрый карьерный рост будущего великого ученого. В октябре 1667 года он стал младшим членом колледжа, в марте следующего года – старшим, а уже в июле получил степень магистра. Ньютон продолжал сотрудничать с Барроу. В это время профессор заканчивал свою работу «Лекции по оптике и геометрии». Эта книга содержала изложение некоторых результатов, полученных автором, и исследования в области бесконечно малых. Нам этот труд интересен еще и потому, что это первая научная работа, в которой упоминается имя Ньютона. В предисловии Барроу пишет: «Наш коллега д-р Исаак Ньютон (муж славный и выдающихся знаний) посмотрел рукопись, указал несколько необходимых исправлений и добавил нечто и своим пером, что можно заметить с удовольствием в некоторых местах».

В 1669 году Исаак Барроу принял решение оставить Лукасовскую кафедру: ему была предложена должность придворного капеллана. Кафедру унаследовал Ньютон. Впоследствии эта кафедра стала почетной. В разные времена ее занимали ведущие ученые Англии.

Никаких интересных сведений о бытовой стороне жизни Ньютона в Кембридже нет. Он был довольно бережлив и тратил солидные суммы только на книги и научные инструменты. Время от времени принимал участие в студенческих развлечениях: застольях, игре в карты. Но делал это, по всей видимости, неохотно, больше для того, чтобы поддерживать отношения с однокашниками и не особенно выделяться.

Хорошо характеризует самого ученого и его взгляды одно из писем Ньютона, написанное в 1670 году. Это письмо он отправил своему коллеге по Кембриджу Астону, который, кстати, впоследствии стал секретарем Лондонского Королевского общества. Астон обратился к Ньютону за советом по поводу того, как ему вести себя в путешествии и на изучении чего сосредоточить свое внимание. В ответе Ньютон написал:

«Сэр,

В письме Вашем Вы позволяете мне не стесняясь высказать мое суждение о том, что может быть для Вас полезным в путешествии, поэтому я делаю это значительно свободнее, чем было бы прилично в ином случае. Я изложу сначала некоторые общие правила, из которых многое, думаю, Вам уже известно; но если хотя бы некоторые из них были для Вас новы, то они искупят остальное; если же окажется известным все, то буду наказан больше я, писавший письмо, чем Вы, его читающий.

Когда Вы будете в новом для Вас обществе, то: 1) наблюдайте нравы; 2) приноравливайтесь к ним, и Ваши отношения будут более свободны и откровенны; 3) в разговорах задавайте вопросы и выражайте сомнения, не высказывая решительных утверждений и не затевая споров; дело путешественника учиться, а не учить. Кроме того, это убедит Ваших знакомых в том, что Вы питаете к ним большое уважение, и расположит к большей сообщительности в отношении нового для Вас. Ничто не приводит так быстро к забвению приличий и ссорам, как решительность утверждения. Вы мало или ничего не выиграете, если будете казаться умнее или менее невежественным, чем общество, в котором Вы находитесь; 4) реже осуждайте вещи, как бы плохи они ни были, или делайте это умеренно из опасения неожиданно отказаться неприятным образом от своего мнения. Безопаснее хвалить вещь более того, чего она заслуживает, чем осуждать ее по заслугам, ибо похвалы не часто встречают противоречие или по крайней мере не воспринимаются столь болезненно людьми иначе думающими, как осуждения; легче всего приобрести расположение людей кажущимся одобрением и похвалой того, что им нравится. Остерегайся только делать это путем сравнения; 5) если Вы будете оскорблены, то в чужой стороне лучше смолчать или свернуть на шутку, хоть бы и с некоторым бесчестием, чем стараться отомстить; ибо в первом случае Ваша репутация не испортится, когда Вы вернетесь в Англию или попадете в другое общество, не слыхавшее о Вашей ссоре. Во втором случае Вы можете сохранить следы ссоры на всю жизнь, если только вообще выйдете из нее живым. Если же положение будет безвыходным, то, полагаю, лучше всего сдержать свою страсть и язык в пределах умеренного тона, не раздражая противника и его друзей и не доводя дело до новых оскорблений. Одним словом, если разум будет господствовать над страстью, то он и настороженность станут Вашими лучшими защитниками. Примите к сведению, что оправдание в таком роде, например: «Он вел себя столь вызывающе, что я не мог сдержаться», понятны друзьям, но не имеют значения для посторонних, обнаруживая только слабость путешественника…»

Далее Ньютон дает общие и конкретные рекомендации по поводу того, что следует изучить во время путешествия. Он рекомендует изучать политическую и экономическую обстановку в различных странах, традиции, искусство, корабельные механизмы и способы управления кораблями, природные ресурсы стран и способы их добывания. Конкретные указания содержат много нелепых, с точки зрения современного человека, советов. Например, ученый пишет:

«Не существуют ли в Венгрии, Словакии, Богемии, около города Эйла, или в Богемских горах, вблизи Силезии, золотоносные реки; может быть, золото растворено в какой-нибудь едкой воде, вроде царской водки, и раствор уносится потоком, пробегающим через рудник. Держится ли в тайне или практикуется открыто способ класть ртуть в эти реки, причем ее оставляют там до тех пор, пока она не напитается золотом, после чего ртуть обрабатывается свинцом и золото очищается».

Эти советы, а также тон самого письма некоторые биографы объясняют тем, что Ньютон просто подшучивал над своим респондентом. Однако это мнение мало кто поддерживает. Учитывая политическую обстановку и уровень развития науки на тот момент, можно сказать, что советы Ньютона, касающиеся поведения, весьма мудры, а его рекомендации в области исследований не так наивны.

Профессор Лукасовской кафедры

Дальнейшие два десятка лет в жизни Ньютона крайне бедны событиями биографического рода. Ученый полностью отдавал себя науке. Лишь время от времени он покидал университет для коротких поездок в Вулсторп или Лондон. Поэтому мы перейдем к изложению научной деятельности нашего героя в этот период.

Оптические исследования

Студенческое увлечение Ньютона оптикой перешло в настоящую страсть. Как мы уже писали, еще во время вынужденного, но чрезвычайно плодотворного пребывания в Вулсторпе, он работал над усовершенствованием телескопа.

В рассказе о Галилее мы довольно подробно описали сконструированный им телескоп-рефрактор, действие которого основано на комбинации линз. Открытия, сделанные с помощью телескопа Галилея, привели к тому, что этот прибор стал очень популярен и многие ученые XVII века взялись за его усовершенствование. Однако в мощности линзовых телескопов тех времен был серьезный ограничивающий фактор – так называемая сферическая аберрация – искажение изображения, связанное с тем, что лучи от точечного источника света, находящегося на оптической оси, не собираются в одну точку с лучами, которые проходят не через эту ось, а пересекаются по некоей поверхности. Одним из способов уменьшить сферическую аберрацию было увеличение длины телескопа. Во Франции даже планировалось строительство телескопа длиной более чем 30 метров.

В 1664 году Ньютон тоже заразился крайне распространенной идеей усовершенствования телескопа. Первая его попытка была направлена на создание несферических линз, которые не давали бы описанной выше аберрации. Сейчас существуют сложнейшие технологии изготовления несферических линз. Но в XVII веке эта задача была практически неразрешимой. Тем не менее, Ньютон справился с ней и получил какие-то линзы. Но их качество, по всей видимости, не допускало возможности практического использования. На трудоемкий процесс создания этих линз Ньютон потратил не менее года. В процессе этой работы он также обнаружил, что искажение дает не только и не столько сферическая аберрация, сколько радужное окаймление, появляющееся вокруг изображения точки – так называемая хроматическая аберрация. От типа линзы появление этого окаймления не зависит. Оставалось два пути: устранить хроматическую аберрацию или воспользоваться другим способом получения изображений далеко находящихся предметов. Ньютон пытался двигаться в обоих направлениях, и преуспел во втором.

Уже в 1668 году он создал первый зеркальный телескоп. Идея такого прибора не была новой. Так, есть сведения, что еще в 1626 году телескоп, в основе которого находилось сферическое зеркало, был построен неким Чезаре Караваджи. Однако степень достоверности этой информации проверить невозможно. Занимался созданием такого инструмента и ученик Галилея Бонавентура Кавальери. Кстати, он больше известен своими математическими изысканиями в области бесконечно малых, то есть был одним из предшественников Ньютона в открытии дифференциального и интегрального исчислений.

Кавальери, однако, не смог создать зеркальный телескоп, выигрывающий в качестве у уже существующих оптических. Наконец в 1663 году проект телескопа-рефлектора был создан шотландским математиком и астрономом Грегори. Уже в процессе создания своего телескопа Ньютон обнаружил этот проект Грегори и впоследствии не претендовал на приоритет идеи, оставаясь, тем не менее, создателем первого функционирующего рефлектора.

Схема рефлектора Ньютона

Созданный Ньютоном в 1668 году зеркальный телескоп имел длину всего 15 сантиметров. При этом он был не менее мощным, чем существовавшие в те времена оптические телескопы. Однако добиться хорошей четкости изображения ученый не смог – помешали плохая полировка и несовершенство материалов. Однако модель 1671 года уже была лишена этих недостатков. Этот экземпляр телескопа сохранился и находится в коллекции Лондонского Королевского общества.

Возможно, предшественникам Ньютона, пытавшимся создать хорошо функционирующий рефлектор, не хватило терпения, настойчивости и мастерства – тех качеств, которыми обладал наш герой. Особенно это касается тщательности полировки отражателя. Здесь Ньютон применил новые, разработанные им самим методы и достиг больших успехов, чем лучшие профессионалы-ремесленники того времени. Вот как он описывал некоторые моменты работы над телескопом:

«Сначала я расплавил одну медь, затем положил туда мышьяк и, сплавив несколько, размешал все вместе, остерегаясь вдыхать ядовитый дым. Затем добавил олова и снова, после очень быстрого расплавления его, все перемешал. После этого сразу все вылил».

«Полировка, которой я пользовался, была такого рода. Я имел две круглых медных пластинки, шесть дюймов в диаметре каждая, одну выпуклую, другую вогнутую, точно притертые одна к другой. К выпуклой пластинке я притирал металл объектива, или вогнутое зеркало, которое нужно было полировать до тех пор, пока оно принимало форму выпуклой пластинки и было готово к полировке. Затем я покрывал выпуклый металл очень тонким слоем смолы, капая расплавленной смолой на металл и нагревая его; чтобы сохранить смолу мягкой, в это время я притирал ее вогнутой медной пластинкой, смоченной для того, чтобы распределить смолу поровну по всей поверхности… Затем я брал очень тонкую золу, отмытую от больших частиц, и, положив немного ее на смолу, притирал к смоле вогнутой медью до тех пор, пока не прекращался шорох; после этого я притирал быстрым движением металл объектива к смоле в течение двух или трех минут, сильно на него нажимая. Далее я насыпал на смолу свежей золы, притирал ее снова до исчезновения шума и после этого, как и прежде, притирал объективный металл. Эту работу я повторял до тех пор, пока металл не отполировался, притирая его напоследок со всей моей силой в течение изрядного времени и часто дыша на смолу для того, чтобы держать ее сырой, не подсыпая свежей золы».

За такую сложную и трудоемкую работу Ньютон был вознагражден сполна. Его новый телескоп давал четкое и ясное изображение. Осенью 1671 года ученый отправил свой телескоп Карлу II. За несколько лет до этого, в 1662 году, организованный знаменитым Бойлем «Невидимый колледж» – неофициальный кружок естествоиспытателей – превратился в Лондонское Королевское общество. К началу семидесятых годов в Общество входили практически все крупные ученые Англии. Среди них были Барроу, Бойль, Грегори, Гевелиус, Гук, Гюйгенс, Локк, Уоллис. Прибор, присланный в Лондон, был рассмотрен не только королем, но и членами Королевского общества. Телескоп произвел на ученых большое впечатление, и уже 11 января 1672 года его автор был принят в Общество. Для молодого ученого это было большой честью.

Телескоп, сконструированный Ньютоном, очень быстро завоевал популярность среди ученых всего мира. Ньютон и его коллеги продолжали работать над усовершенствованием этого прибора. До сих пор телескопы-рефлекторы состоят на службе у астрономии и более чем эффективно выполняют свои задачи.

Интересно, что созданием зеркального телескопа Ньютон не ограничился. Сходный принцип он предлагал использовать и для создания микроскопов. Но первый такой микроскоп был построен только в XIX веке. Но к этому времени линзовые микроскопы уже были настолько совершенны, что отражательный им уступал. Однако в наше время отражательные микрообъективы используются в некоторых специфических целях.

Став членом Лондонского Королевского общества, Ньютон начал активно использовать его трибуну, выступая со все новыми и новыми сообщениями. Заявление о готовности сделать первое из них ученый сделал уже через неделю после принятия. Он писал секретарю Общества:

«Нельзя ли сообщить мне в Вашем ближайшем письме, сколько времени будут еще продолжаться еженедельные собрания Общества, ибо я рассчитываю представить Королевскому обществу на апробацию сообщение об одном физическом открытии, которое и привело меня к построению телескопа. Я не сомневаюсь, что этот доклад будет приятнее, чем сообщение о приборе; ибо, по моему суждению, дело идет о примечательнейшем, если не важнейшем открытии, которые когда-либо делались относительно действий природы».

Возможность выступить перед членами Общества была предоставлена Ньютону 6 февраля. В теме своего доклада «Новая теория света и цветов» ученый замахнулся на одну из фундаментальных проблем науки того времени. Здесь требуется небольшое отступление.

С момента начала оптических исследований у Ньютона накопилась масса практического материала, и он успел создать на его основе новую концепцию. Сказать, в какой именно период деятельности ученый сложил разрозненные наблюдения в целостные представления, трудно. Но скорее всего, процесс создания собственной теории света происходил во время все того же пребывания в деревне. В 1669 году с высоты Лукасовской кафедры Ньютон изложил своим слушателям уже готовую концепцию. Результат последовал практически незамедлительно… лекции нашего героя перестали посещать. Причин, скорее всего, было несколько. Во-первых, в отличие от Галилея, лекции которого пользовались огромной популярностью, Ньютон не был блестящим оратором. Во-вторых, уровень научных знаний и владение математическим аппаратом молодого профессора и его студентов были просто несравнимы. Скорее всего, объяснения Ньютона, его многочисленные и громоздкие геометрические расчеты были скучны, а то и непонятны большинству слушателей. В-третьих, на лекциях молодой ученый не имел возможности проводить те или иные демонстрации. Он был вынужден ограничиваться только описанием экспериментов и их пояснениями. А оптика, которую невозможно увидеть, не была привлекательна в глазах студентов. Впрочем, сведения о непопулярности лекций ученого не могут быть названы достоверными с полным основанием. И мы вернемся к фактам, не вызывающим сомнения.

Материалы своих лекций Ньютон изложил в рукописи «Лекции по оптике». Эта рукопись сохранилась только в архиве Тринити-колледжа и не была издана при жизни автора. Многие ее положения Ньютон использовал в своем трактате «Оптика», изданном в 1704 году. Но для историков науки «Лекции по оптике» являются ценным источником, который дает понять, когда сформировались те или иные взгляды ученого и как они эволюционировали.

Здесь следует вернуться на несколько лет назад и рассказать о том, как излагал основы оптики предшественник, учитель и друг Ньютона Барроу. Первый профессор кафедры, как мы помним, стал автором труда «Лекции по оптике и геометрии». В этой работе и в своих аудиторных лекциях Барроу особое внимание уделял геометрическому подходу к оптическим явлениям. Природу же света он рассматривал очень осторожно и не без налета иронии. Он писал: «Физики много спорят о природе света, одни считают свет некоторой телесной субстанцией, другие качеством или движением. Спорят о происхождении света, о том, проходит ли он через среду непрерывно или распространяется импульсами, умножая сам себя. Я не разбираю этих любопытных вопросов… Оба представления о свете встречаются с равными трудностями. Поэтому я склоняюсь к мнению, что свет может порождаться обоими родами движения, как телесным истечением, так и непрерывными импульсами. Может быть, лучше приписывать некоторые действия одному, а иные другому… Поскольку надо же сказать что-нибудь о природе света, я соглашаюсь с теми из коротко упомянутых гипотез, которые что-нибудь объясняют, принимая, что дело происходит так или схожим способом».

Кроме чисто прагматического подхода, позволяющего рассматривать изучаемые явления, не проникнув до конца в их суть, в этом отрывке можно при желании найти и гениальную догадку о двойственной природе света. Но цитату мы привели не для этого. Тут важно показать, что Барроу не придерживался тех или иных взглядов на природу света и просто излагал своим студентам уже существующие теории, некоторые из которых к тому времени уже устарели. И еще важно то, что к этим гипотезам Барроу относится очень скептически, не считая, что они могут претендовать на абсолютную научную истину. Такой подход перенял и его гениальный ученик.

В своей теории света Ньютон основывался на экспериментальных данных. В «Лекциях» ученый делал упор именно на рассмотрении природы света: «Однако я заметил, что геометры до сих пор ошибочно понимали свойства света, относящиеся к преломлениям; они молчаливо основывали свои доказательства на некоторой недостаточно хорошо установленной физической гипотезе. Поэтому небесполезным полагаю подвергнуть начала этой науки более строгому исследованию и добавить к тому, что излагал мой уважаемый предшественник с этого места, то, что открыто мной в оптике и установлено многочисленными опытами».

Курс лекций разбит на две части: «О преломлении лучей света» и «О происхождении цветов». И если в первой части рассматривается с некоторыми добавлениями уже привычная в то время геометрическая оптика, то вторая содержит новую теорию. Во второй части Ньютон сначала критически рассматривает существовавшие до него теории цветов, начиная с Аристотеля и заканчивая современниками. Дальше пишет о том, что его предшественники, изучая цвета, не пользовались математическими методами и настаивает на ошибочности такого подхода. Он указывает, что в оптике и исследовании природы цветов математические методы не менее важны, чем в других разделах физики. Впрочем, дальше Ньютон утверждает, что математический подход необходим для всех естественных наук: «Я надеюсь на этом примере показать, что значит математика в натуральной философии, и побудить геометров ближе подойти к исследованию природы, а жадных до естественной науки сначала выучиться геометрии, чтобы первые не тратили все свое время на рассуждения, бесполезные для жизни человеческой, а вторые, старательно выполнявшие до сих пор свою работу превратным способом, разобрались в своих надеждах, чтобы философствующие геометры и философы, применяющие геометрию, вместо домыслов и возможностей, восхваляемых всюду, укрепляли науку о природе высшими доказательствами».

В «Лекциях» Ньютон не отдает предпочтение ни одной теории света: ни корпускулярной, ни волновой. Вместо этого он демонстрирует новый, математический подход. По его мнению, для изучения света нужно на основе опытов сформулировать постулаты, подобные аксиомам геометрии. И уже из этих постулатов делать логические выводы, которые необходимо подтверждать новыми опытами. Выступая 6 февраля 1672 года в Королевском обществе, он всесторонне демонстрирует этот подход. Вот основные положения световой теории Ньютона, сопровожденные описанием конкретных опытов, которые привели к данному выводу:

«1) Световые лучи различаются в их способности показывать ту или иную особую окраску точно так же, как они различаются по степени преломляемости. Цвета не являются, как думают обыкновенно, видоизменениями света, претерпеваемыми им при преломлении или отражении от естественных тел, но суть первоначальные, прирожденные свойства света. Некоторые лучи способны производить красный цвет и никакого другого, другие желтый и никакого другого, третьи зеленый и никакого иного и так далее.

2) К одной и той же степени преломляемости всегда относится один и тот же цвет и обратно. Наименее преломляемые лучи способны порождать только красный цвет, и наоборот, все лучи, кажущиеся красными, обладают наименьшей преломляемостью. Наиболее преломляемые лучи кажутся глубоко фиолетовыми и, наоборот, глубокие фиолетовые лучи преломляются более всего, и соответственно промежуточные лучи имеют средние степени преломляемости. Эта связь цветов и преломляемости столь точна и строга, что лучи либо вполне точно согласуются в отношении того и другого, либо одинаково отличаются в обоих.