Текст книги "Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки"

Глава 4.
Experimentum crucis

Призма Ньютона

В январе 1672 года Исаак Ньютон (1642–1727) направил короткую записку Генри Ольденбургу, секретарю незадолго до того созданного Лондонского королевского общества – объединения известных ученых (или «философов», как их тогда именовали). Ньютона приняли в общество всего лишь за неделю до того – на его членов произвела сильнейшее впечатление изобретенная Ньютоном новая разновидность телескопа, телескоп-рефлектор. В послании Ольденбургу Ньютон делал поистине вызывающее заявление:

«Я совершил „философское открытие“, – писал Ньютон, – по моему мнению, самое странное, если не самое значительное из всех, которые до сей поры совершались в сфере действий природы»⁴⁸.

Вряд ли кто-то стал бы винить Ольденбурга, если бы он принял это заявление за нелепые и наглые бредни страдающего болезненным самолюбием юнца. Ньютон и впрямь был крайне сложным человеком: чрезвычайно ранимым и одновременно крайне агрессивным, и при этом еще и параноидально скрытным. Однако в данном случае его претензия на эпохальное открытие была вовсе не преувеличением.

Несколько недель спустя Ньютон отослал членам Королевского общества описание эксперимента, который, по его словам, самым определенным образом демонстрировал, что солнечный свет является не однородным, как считалось ранее, но состоит из смешения лучей различных цветов. Ньютон назвал свой эксперимент experimentum crucis, или «решающим», «критическим экспериментом». Разложение света Ньютоном стало одновременно заметной вехой в истории науки и сенсационной демонстрацией возможностей экспериментального метода. Названный эксперимент, как писал один из многочисленных биографов Ньютона, «был так же прекрасен в своей простоте, как и убедителен в качестве воплощения ньютоновской теории»⁴⁹.

* * *

Исаак Ньютон родился в Англии в графстве Линкольншир в 1642 году, в год смерти Галилея. Есть некая символика в том, что он пришел в этот мир в праздник Рождества. С 1661 по 1665 год Ньютон учился в Тринити-колледже Кембриджского университета и, по замечанию одного биографа, «был самым замечательным выпускником университета за всю историю университетского образования»⁵⁰, поскольку абсолютно самостоятельно открыл и довел до совершенства в уединении своих личных записных книжек новую философию, физику и математику, которую в те времена медленно, с настойчивостью и тщанием творили наиболее выдающиеся ученые Европы.

В 1665 году, когда Ньютон окончил курс в университете и намеревался остаться там для продолжения образования, Англию поразила эпидемия чумы, и Ньютону пришлось вернуться в Линкольншир. Период вынужденной праздности среди полей и садов на землях, принадлежавших его матери, не только не стал помехой для продолжения его образования, но, напротив, оказался настоящим даром судьбы. Свободное время позволило Ньютону, тогда находившемуся в самом начале своей научной карьеры, без помех продумать многие проблемы, над которыми он уже работал в университете. Историки называют этот период в жизни Ньютона его annus mirabilis, «годом чудес». Именно тогда были заложены основы многих его важнейших теорий: теории гравитации в физике (история с упавшим яблоком, о которой мы знаем благодаря племяннице Ньютона, а также Вольтеру, предположительно имела место в тот самый период); законов планетарного движения в астрономии; системы дифференциального исчисления в математике. В упомянутый период Ньютон также приступил и к серии революционных экспериментов в оптике.

Оптика, наука о свете, в те времена быстрыми темпами набирала научную значимость. С древних времен мыслители накапливали фундаментальные сведения относительно отражения и рефракции (преломления лучей при прохождении прозрачных материалов) света. Но до семнадцатого столетия зеркала и линзы были очень низкого качества. Более того, исследованиям в этой сфере мешал распространенный предрассудок, что оптические явления не заслуживают серьезного изучения, так как они эфемерны. Могут ли столь искаженные и обманчивые образы представлять какой-либо научный интерес?

Однако как раз в это время изобретение телескопа и микроскопа создало спрос на зеркала и линзы более высокого качества. Это повысило заинтересованность промышленников в их производстве, что, в свою очередь, поощряло исследования в данной области. Новая европейская наука, со своей стороны, тоже стремилась развеять мнение об оптических эффектах как о чем-то иллюзорном (так же она поступала с аристотелевской идеей «насильственного» движения) и настаивала на том, что они (подобно Галилеевой картине движения) – еще одна область, управляемая принципами механики и математическими законами, которые могут быть обнаружены путем эксперимента. Тем не менее Декарт и другие пионеры оптических исследований семнадцатого столетия стойко держались мнения, восходящего к аристотелевским временам, что солнечный (белый) свет чист и однороден, а цвета суть не что иное, как модификации или «загрязнения» белого света.

Оказавшись в изоляции в поместье матери, пока эпидемия свирепствовала в городах, Ньютон превратил одну из комнат в оптическую лабораторию, закрыв туда доступ свету, за исключением одного крошечного отверстия. Там он проводил целые дни напролет, погрузившись в экспериментальные исследования. Как писал один из его ассистентов, «дабы усилить восприимчивость органов чувств и сконцентрировать внимание, [он] на все это время ограничил себя самым небольшим количеством хлеба и хереса, разбавленного водой, которые он употреблял без какой-либо регулярности, как только ощущал острую потребность в еде или ослабление сил». Главным инструментом Ньютона стала призма. В те времена она вызывала всеобщее любопытство своей способностью преобразовывать белый цвет в различные цвета. Однако Ньютон превратил популярную игрушку в важный инструмент научного исследования.

Распространенный стереотип, навязываемый целым поколениям школьников, заключается в том, что научный метод есть некое механическое действие: формулировка, проверка и корректировка гипотезы. Гораздо точнее, хотя и несколько более неопределенно характеризует работу ученых метафора «взгляда» на явление: ведь они и в самом деле «разглядывают» его под разным углом зрения, пытаются его понять, поворачивая то так, то этак. В своей импровизированной лаборатории Ньютон «смотрел» на свет, пользуясь различными конфигурациями призм и линз, и спустя какое-то время пришел к выводу, что так называемый «белый» свет не является чистым, а представляет собой смешение света различных цветов. Позднее Ньютон напишет:

«Самый лучший и надежный метод философского исследования, как представляется, заключается в том, чтобы поначалу внимательно изучить свойства вещей и, установив названные свойства путем экспериментов, затем без излишней торопливости перейти к гипотезам для их объяснения»⁵¹.

Тем не менее на протяжении нескольких лет Ньютон делился своими изысканиями с очень немногими. Вернувшись в Тринити-колледж после того, как университет вновь открылся в 1667 году, Ньютон стал посещать лекции по оптике Исаака Барроу, первым занявшего Лукасовскую кафедру математики в Кембриджском университете (прославленную кафедру, которую в более поздние времена занимали Поль Дирак и Стивен Хокинг), вычитывал корректуру лекций Барроу и в 1670 году наследовал последнему в качестве лукасовского профессора. Положение требовало, чтобы он носил алую мантию, подчеркивавшую его превосходство над остальными преподавателями. Кроме того, он был обязан читать студентам по крайней мере одну лекцию в неделю на латыни по теме, имеющей отношение к математике. Ньютон выбрал оптику, которая позволила ему соединить математику и экспериментальную науку и «подвергнуть принципы этой науки более пристальному рассмотрению». Правда, посещались его лекции не слишком активно. Один из помощников Ньютона вспоминал:

«Очень немногие приходили послушать его, еще меньше было тех, кто понимал его, так что часто ему приходилось из-за недостатка в слушателях свои лекции „читать стенам“. Причем в самом буквальном смысле – на его вторую лекцию не пришел ни один слушатель»⁵².

В 1671 году Ньютон представил членам Лондонского королевского общества телескоп, который он изобрел в результате своих оптических исследований. Общество было учреждено всего десятью годами ранее, его полное название – Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе. Девизом общества, начертанным на гербе, стала латинская фраза Nullius in verba, которая традиционно переводится как «Никому не доверяй на слово».

Общество собиралось еженедельно для обсуждения и анализа работ своих членов. Данный формат имел решающее значение для стимулирования исследований и профессионализации науки, так как Лондонское королевское общество фактически направляло процесс распространения и защиты научной информации. Можно было сосредоточиться на исследовании какой-либо определенной темы, а результаты сообщать в письмах обществу. Эти письма публиковались в издании, которое первоначально именовалось «Перепиской» общества, а позднее стало называться Philosophical Transactions («Философскими сообщениями»), сделавшись предтечей современного толстого научного журнала. Очень немногие из членов Лондонского королевского общества прежде слышали о Ньютоне, однако его телескоп стал сенсацией. Всего лишь шести футов в длину, он был очень хитроумно сконструирован и изготовлен с величайшей тщательностью. По своим характеристикам он не уступал многим телескопам гораздо большего размера. Несколько членов общества уже пытались изготавливать собственные телескопы, и потому они почти сразу же пригласили Ньютона в свои ряды.

Первым официальным материалом, направленным Ньютоном в общество, как раз и стало письмо, в котором содержалось самонадеянное обещание Ольденбургу сообщить новости о «самом странном философском открытии, которое до сей поры совершалось в сфере действий природы». Это послание часто цитируют в качестве шедевра научной литературы и образца научного текста. В нем дается не только великолепное описание самого «решающего эксперимента», но и того мыслительного процесса, который к нему привел. А от проницательного читателя, умеющего читать между строк, не ускользнет и то наслаждение, которое Ньютон испытывал в ходе исследований и которое сумел передать в письме. Послание начинается так:

«Чтобы исполнить свое обещание Вам, я без дальнейшей церемонии ставлю Вас в известность, что в году 1666… я достал треугольную стеклянную призму, чтобы с ее помощью исследовать прославленные „явления цвета“. С этим намерением я погрузил свою комнату в полную темноту, а в оконных ставнях проделал крошечную дырочку, дабы через нее проникало нужное количество солнечного света; я поместил свою призму у самого отверстия, чтобы лучи света преломлялись на противоположную стену. Поначалу для меня было довольно приятным развлечением разглядывать яркие и насыщенные краски, полученные таким образом»⁵³.

Другие на месте Ньютона, несомненно, поддались бы искушению основное внимание уделить обманчивой игре радужных красок. Ньютон же взирал на происходящее под целым рядом разнообразных углов зрения. Помимо самих цветов, он обращал внимание также и на форму, которую они принимали. «Меня удивило то, что они имеют продолговатую форму, в то время как, с точки зрения известных законов рефракции света, они должны были быть округлыми».

Но что же так удивило Ньютона? Согласно господствовавшей в то время точке зрения Декарта и других авторов, считалось, что призмы каким-то образом модифицируют или окрашивают чистый солнечный свет и тем самым создают спектр. Если это действительно так, то луч, выходящий из призмы, должен иметь то же округлое сечение, с которым он в нее и вошел. Однако, как заметил Ньютон, на деле отсвет луча «имел форму скакового круга с полукруглыми изгибами наверху и внизу, связанными между собой прямыми линиями» (рис. 9). Цвета располагались горизонтальными полосами, с синим цветом на одном краю и красным – на противоположном. Кроме того, Ньютон обратил внимание и на еще одну странную особенность. Если прямые вертикальные линии были достаточно четко очерчены, то горизонтальные изгибы, как верхний, так и нижний, синий и красный, представлялись довольно размытыми. Это плюс «необычайное» несоответствие между длиной и шириной – первая была почти в пять раз больше второй – «пробудило во мне исключительное любопытство и стремление узнать, по какой причине подобное могло воспоследовать».

Рис. 9. Продолговатое пятно на экране, оставленное солнечным лучом после прохождения круглого отверстия и треугольной призмы (чертеж Ньютона)

Далее Ньютон описывает свои попытки определить, почему отблеск света приобрел столь неожиданные очертания в результате обычного прохождения сквозь призму. Ньютон попытался выяснить, может ли он каким-то образом воздействовать на упомянутую форму. Он пробовал использовать призмы разной толщины, пропускал свет через разные их части, вращал призму взад и вперед вокруг своей оси. Он изменял размер отверстия в шторах, помещал еще одну призму на улице, чтобы луч света вначале проходил сквозь призму, а затем уже через отверстие в окне. Он много раз перепроверил, не могли ли стать причиной описанного какие-то дефекты в стекле призмы. Ничто из перечисленного никак не влияло на очертания отображенного образа: загадочная удлиненная форма сохранялась, а каждый цвет всегда преломлялся одинаковым образом.

Ньютон вспоминал о виденном им «теннисном шаре, который от удара продолговатой ракеткой» проделал в воздухе дугу. И у него возникло подозрение, что полученную форму можно объяснить тем, что призма каким-то образом заставляла лучи света двигаться по изогнутым траекториям в вертикальном направлении. Это привело к новой череде экспериментов:

«Постепенное устранение названных подозрений в конце концов привело меня к experimentum crucis, каковой состоял в следующем: я взял две доски и поместил одну из них за призмой у окна так, чтобы свет проходил сквозь небольшое отверстие, проделанное в доске с упомянутой целью, и падал на другую доску, каковую я поместил на расстоянии примерно 12 футов, предварительно также проделав в ней небольшое отверстие, чтобы через него проходила какая-то часть падающего света. После чего я поместил еще одну призму за второй доской с тем, чтобы свет, проходящий сквозь обе доски, мог бы проходить и сквозь нее и преломлялся бы до попадания на стену. Сделав это, я взял первую призму в руку и стал медленно поворачивать ее вокруг своей оси так, чтобы некоторые части Образа, отбрасываемого на вторую доску, последовательно бы проходили сквозь отверстие в ней и я смог бы увидеть, в каких участках на стене вторая призма будет преломлять их. И я обнаружил с помощью варьирования этих участков, что свет, стремившийся к тому концу Образа, к которому осуществлялось преломление посредством первой призмы, во второй призме преломлялся значительно больше, нежели свет, стремившийся к другому концу».

Чертеж для experimentum crucis, нарисованный ученым на листе бумаги в ходе своей первой лекции по оптике, показан на рис. 10. Тонкий луч света, проникавший через отверстие в окне, проходил через первую призму и превращался в веер цветов спектра на доске, находившейся на расстоянии десяти футов. Этот радужный веер был продолговатой формы в вертикальном направлении, а цвета в нем были расположены горизонтально, от красного к синему. Всякий, кто когда-либо развлекался с призмами, видел упомянутый эффект, хотя вряд ли кто-либо до Ньютона задумывался о значимости формы. Но затем Ньютон сделал еще более новаторский шаг: он добавил еще одну призму и еще одну доску. Он просверлил отверстие в доске, пропустил сквозь нее часть удлиненной световой полосы на другую призму на противоположной стороне и затем направил эту полосу на вторую доску. Путем вращения первой призмы он смог перемещать удлиненную полосу света вверх и вниз так, чтобы свет различного цвета проходил бы через отверстие и через вторую призму на вторую доску. После чего тщательно анализировал полученный результат.

Рис. 10. Experimentum crucis (рисунок Ньютона из его «Лекций по оптике»)

Ньютон обратил внимание на то, что синий цвет, сильно преломлявшийся первой призмой, столь же сильно преломлялся и второй призмой. Точно таким же образом красный цвет, меньше преломлявшийся первой призмой, так же мало преломлялся и второй. Ученый также заметил, что то, каким образом происходило преломление, не зависело от угла падения луча на поверхность призмы. И Ньютон пришел к заключению, что степень рефракции световых лучей – их «преломляемость» – является характеристикой самих лучей, а не призмы. Лучи сохраняли свою преломляемость, проходя через обе призмы. Призмы никак не видоизменяли световые лучи, а лишь просеивали их в соответствии со степенью преломляемости.

Итак, Ньютон получил ответ на свой первый вопрос. «Форма скакового круга» у радуги, отбрасываемой на стену, объясняется тем, что призма преломляет луч света под влиянием характеристик отдельных входящих в него цветов. Если ось призмы горизонтальна, призма сохраняет ширину луча, но развертывает его вертикально. Концы вертикальной удлиненной формы размыты, так как на самом верху и в самом низу лучей меньше. Ньютон писал: «И как выяснилось, истинная причина длины этого Образа [удлиненная форма] заключается в том, что Свет состоит из Лучей с разной преломляемостью, которые независимо от разницы в их угле падения переносились на различные участки стены в зависимости от степени преломляемости».

Но что же было такого решающего в данном эксперименте, одном из сотен, проведенных Ньютоном со сходными результатами? Уверенность в выводах, связанных с этим экспериментом, базировалась не на нем одном, а на всех попытках ученого анализировать свет с помощью призм и линз. Однако Ньютон не видел смысла в том, чтобы его коллеги повторяли его собственный, столь сложный путь исследований. Чтобы дать им верное направление, достаточно было ясного описания одного эксперимента. Поэтому с experimentum crucis связана определенная театральность. Он стал демонстрацией или своеобразным резюме того, что самому Ньютону уже было ясно. Целью данной демонстрации было убедить коллег, поэтому она должна была быть простой, доступной по инструментарию и показывать результат четко и максимально наглядно. Ньютон писал позже одному из тех, кто пытался воспроизвести его эксперименты:

«Вместо множества самых разных вариантов попробуйте осуществить один лишь experimentum crucis. Ведь важно не число экспериментов, а их весомость; и там, где достаточно одного, какой смысл во многих?»⁵⁴

Этот эксперимент не только давал ответ на исходный вопрос Ньютона о вытянутой форме, но и открывал новые перспективы и ставил новые вопросы. До того Ньютон много времени посвящал полировке линз для телескопов, но теперь понял, что его открытия, связанные с призмами, означают важные ограничения для телескопов, в которых применяются линзы. «И когда я это понял, – пишет он, – я оставил свои вышеупомянутые работы со стеклом, так как увидел, что усовершенствование телескопов имеет свои границы» – и дело здесь не в недостатках полировки, а в том факте, что «свет сам по себе есть разнородное смешение по-разному преломляемых лучей». Линзы фокусируют путем искривления или преломления света. Но так как различные составляющие света преломляются по-разному, даже идеальная линза неспособна собрать все лучи в одну точку. Ньютон пришел к выводу, что более эффективным способом фокусировки света для телескопа будет использование не линз, а зеркал, поскольку, когда зеркало отражает свет, угол отражения для различных составляющих света всегда один и тот же.

По словам Ньютона, он тотчас же принялся за изготовление телескопа, работающего на зеркалах, однако его работа была прервана чумой. В 1671 году Ньютон наконец создал зеркальный телескоп, которым гордился настолько, что смог преодолеть свою навязчивую скрытность и продемонстрировать изобретение Лондонскому королевскому обществу.

Ньютон все это излагает в первой половине своего письма. Во второй половине он обсуждает некоторые следствия из своего открытия. Первое состоит в том, что преломляемость света не является свойством, которое приобретается при помощи призмы той или иной модификации, как считали Декарт и многие другие авторы: «Цвета суть не модификации света, полученные путем преломлений или отражений материальных тел (как полагает большинство), а исходные и исконные свойства, каковые в различных лучах различны…» Вторым следствием было то, что «одной степени преломляемости всегда принадлежит один цвет и одному цвету всегда принадлежит одна степень преломляемости». Третье следствие заключалось в том, что на преломляемость и на цвет луча никак не влияет вещество, через которое он проходит. Ньютон внимательно проанализировал это следствие:

«Разновидность цвета и степень преломляемости, характерная для определенного сорта лучей, не изменяется вследствие рефракции или отражения от материальных тел или вследствие каких-либо других причин, которые я до сих пор имел возможность наблюдать. Когда один сорт лучей был надежно отделен от лучей другого вида, он впоследствии упрямо сохранял свой цвет, несмотря на все мои отчаянные попытки изменить его. Я преломлял его с помощью призм и отражал с помощью тел, при дневном свете имевших другой цвет; я перекрывал его цветной воздушной пленкой между двух стеклянных пластин; пропускал его сквозь цветные среды и сквозь среды, освещенные лучами другого сорта, так или иначе пытаясь помешать ему; но так и не смог получить из него никакого другого цвета».

Ньютон пришел к важному выводу, что белый свет является составным. Он подтвердил это предположение в ряде других экспериментов, в ходе которых использовал дополнительные призмы и линзы, с их помощью восстанавливая расщепленный на спектральные линии свет:

«Но самое удивительное и поразительное сочетание – это сама белизна. Не существует какой-то одной разновидности лучей, которые могли бы ее создать. Она всегда является составной, и для ее состава необходимы все вышеназванные первичные цвета, смешанные в нужной пропорции. Я часто с восхищением наблюдал, как все цвета призмы, которые вновь заставили воссоединиться и заново смешаться… опять давали свет, абсолютно и идеально белый… Таким образом, мы вынуждены признать, что белизна – обычный цвет света; ибо свет есть сложное смешение лучей, наделенных различными цветами и хаотически отбрасываемых от различных частей светящихся тел».

«Поразительное и удивительное» открытие Ньютона подвигло его на новые прозрения относительно глубочайших тайн природы. В последней части своего послания он обращается к каждой из них по очереди, с легкостью разрешая загадки, ставившие в тупик его коллег.

Как работают призмы и как возникает продолговатая форма производимого ими светового пятна? Они не трансформируют, а просеивают свет, разделяя его на полосы соответственно степени преломляемости. Представьте (сравнение принадлежит не Ньютону) группу бегунов, каждый из которых совершает поворот во время бега под разным углом. Когда они движутся по прямой, они держатся вместе, но при первой же необходимости совершить резкий поворот разворачиваются веером.

Как возникает радуга? Ньютон объясняет ее возникновение тем, что капли дождя действуют подобно облаку крошечных призм, преломляющих свет солнца позади них. А что стоит за «странными феноменами» с цветными стеклами и другими материалами, когда один и тот же материал дает разные цвета? И это тоже «более не загадки», заявляет Ньютон, так как названные материалы отражают и передают различные разновидности света при разных условиях.

Ньютон объясняет и «неожиданный эксперимент», проделанный Робертом Гуком, куратором экспериментов Королевского общества. Гук пропустил свет сквозь кувшин с жидкостью красного цвета и кувшин с жидкостью синего цвета. Свет проходил сквозь тот и другой кувшины достаточно свободно. Однако когда он попытался пропустить свет сквозь оба кувшина последовательно, то потерпел неудачу. Гуку не удалось найти объяснение этому явлению. Почему последовательность двух кувшинов блокирует свет, при том что каждый кувшин по отдельности его легко пропускает? Удивление Гука, объясняет Ньютон, явно базируется на предположении, что свет – единая субстанция. На самом же деле свет состоит из определенного числа различных лучей. Синий кувшин пропускал только одни из них, но блокировал все остальные; красный пропускал вторые, но блокировал первые. А так как и тот и другой кувшин не позволяли проходить определенному типу лучей, «то сквозь оба [кувшина] не могли проникнуть вовсе никакие лучи».

Теперь Ньютон мог объяснить и цвет материальных тел: каждое из них отражает «одну разновидность света в большем количестве, чем другую». Он описывает свои собственные эксперименты в темной комнате, где он направлял свет разного цвета на различные объекты. В ходе этих экспериментов он обнаружил, что «таким способом любое тело может производить впечатление окрашенного в любой цвет». Но существуют ли какие-либо цвета в темноте и является ли свет свойством объектов? Нет! Цвет – свойство света, который их освещает.

Ньютон завершает свое письмо рядом идей относительно экспериментов, которые могли бы провести его коллеги, хотя сразу же предупреждает, что такие эксперименты, подобно experimentum crucis, «весьма капризны». Призма должна быть высокого качества, в противном случае свет, дошедший до второй призмы, будет недостаточно чистым; комната должна быть абсолютно темной, чтобы свет не смешался с цветами и все не испортил (это последнее требование делает воспроизведение experimentum crucis значительно более сложным предприятием, чем порой кажется, и, хотя он представляется ярким, наглядным и вполне доступным, его повторение на уроках в старших классах средней школы бывает довольно затруднительным).

Ньютон заключает:

«Этого, я полагаю, вполне достаточно для введения в подобные эксперименты любой их разновидности; и если кто-то из [членов] Королевского общества будет иметь любопытство провести таковые, я буду весьма рад и благодарен за любые сведения об их успешности: то есть если возникнет какое-то несоответствие или будут нарушены описанные соотношения, у меня будет возможность дать дальнейшие указания и советы по их поводу или же признать мои собственные ошибки, ежели таковые обнаружатся».

Ольденбург получил письмо Ньютона 8 февраля. Так случилось, что Ольденбург как раз готовился к заседанию Королевского общества, намеченному на вторую половину того же дня, и смог включить его в повестку дня. Перед тем как выслушать сообщение Ньютона, присутствующие прослушали письмо о возможных воздействиях Луны на показания барометра, затем еще одно о последствиях укуса тарантула. Письмо Ньютона произвело на слушателей сильнейшее впечатление. Ольденбург сообщал: «Чтение вашего послания относительно света и цветов было, пожалуй, единственным заслуживающим внимания. И могу вас заверить, сэр, что оно было встречено с исключительным интересом и завершилось небывалыми аплодисментами»⁵⁵. Ольденбург также упоминает, что члены общества потребовали как можно скорее опубликовать сообщение в Philosophical Transactions, и оно появилось в следующем выпуске журнала в конце того же месяца.

* * *

Experimentum crucis Ньютона стал одним из красивейших экспериментов в истории науки, а письмо в Philosophical Transactions – классическим образцом научной статьи. Впрочем, этот опыт также породил и то, что наверняка можно охарактеризовать как первый пример «журнальной полемики». Эксперимент Ньютона, бросив вызов ортодоксальным взглядам того времени, в соответствии с которыми призмы «создавали» цвета, модифицируя «чистый» белый свет, поднял настоящую бурю как в самом Королевском обществе, так и за его пределами.

Роберт Гук, даже не попытавшись повторить experimentum crucis, примерно через неделю после прочтения письма Ньютона набросился на последнего с критикой «поспешных» и «ошибочных» гипотез, которые, как ему представлялось, Ньютон выдвинул без достаточных оснований. Ньютон не стал отмалчиваться и в последовавшей затем переписке продемонстрировал лучшие стороны своего полемического таланта. В ней он отточил свои аргументы, представив их в еще более ясной и лаконичной форме. Но, кроме того, письма Ньютона содержали чуть ли не самые саркастические в истории подобного жанра колкости в адрес научного оппонента.

Дело в том, что Гук был очень маленького роста, почти карлик, и к тому же горбат. В одном из писем, полном издевательской лести, Ньютон якобы воздает должное значению исследований Гука для своих собственных, добавляя: «И если мне удалось видеть дальше других, то только потому, что я стоял на плечах гигантов»⁵⁶. Этот ныне знаменитый афоризм часто цитируют как проявление скромности и почтительности к великим предшественникам, на самом же деле слова Ньютона были весьма резким и даже грубым оскорблением в адрес Гука.

Убедить ученых за пределами Англии оказалось еще сложнее. Одним из них был пожилой профессор Иезуитского колледжа в Льеже по имени Фрэнсис Лайн (в письмах он использовал латинский вариант своей фамилии Линус, а также псевдоним Холл). Осенью 1674 года Линус, приближавшийся к своему восьмидесятилетнему юбилею, написал Ольденбургу, что в собственных экспериментах с призмами, проведенными за тридцать лет до того, он никогда не наблюдал удлиненную форму спектра в солнечные дни и потому объяснял увиденное Ньютоном последствием пасмурной погоды. Ньютон, считавший Линуса абсолютно некомпетентным, не счел нужным ему отвечать. Тем не менее Ольденбург попросил Гука устроить демонстрацию ньютоновского experimentum crucis на заседании Королевского общества в марте 1675 года. Однако погода выдалась совершенно неподходящая, и (в частности, приняв во внимание замечания Линуса) было сочтено нецелесообразным продолжать эксперимент в пасмурный день. Линус скончался осенью того же года, но его дело продолжил верный ученик Энтони Лукас, ставший преемником Линуса в колледже. Он выражал уверенность, что правильность подозрений его наставника будет подтверждена, если повторить эксперимент в солнечную погоду.

Гук вновь назначил демонстрацию эксперимента в Лондонском королевском обществе, на сей раз на 27 апреля 1676 года, и день оказался солнечным. Хотя сам Ньютон на демонстрации не присутствовал – он, как правило, избегал подобных публичных мероприятий, – она стала значимой вехой в истории зарождения современной науки, так как это был первый эксперимент, спланированный и проведенный научным обществом с целью получения окончательного ответа на научный вопрос, породивший ожесточенную дискуссию. В официальном докладе Королевского общества говорится: