В 1665-1666 годах в Лондоне свирепствовала чума, и Ньютон много времени проводил на ферме в Вулсторпе. Ему было всего 24 года, но историки считают, что именно в это время Ньютон задумался о причинах тяжести, а следовательно, и о движениях планет и их спутников. Мысли эти привели его к созданию великого закона всемирного тяготения...
Закон всемирного тяготения сегодня известен каждому школьнику. Знают все и анекдот об упавшем яблоке, которое якобы явилось причиной открытия великого закона.
Но как связать падение яблока со всемирным тяготением?..
Рассказ о яблоке имеет некоторую степень достоверности. Современник Ньютона Стекелей писал в конце жизни: «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 та тянет другую материю, то должна существовать пропорциональность ее количеству. Должна, следовательно, существовать сила, подобная той, которую мы называем тяжестью, простирающаяся по всей Вселенной...»
«Этот рассказ мало кому был известен, - пишет академик Вавилов, - но зато весь мир узнал похожий на анекдот пересказ Вольтера, слыхавшего об этом случае от племянницы Ньютона». Вольтеровский анекдот имел успех. А вскоре после смерти Ньютона предприимчивые наследники стали показывать и яблоню, явившуюся, так сказать, первопричиной открытия великого закона.
А теперь, прежде чем мы попытаемся одним глазком заглянуть в творческую лабораторию великого ученого, давайте вспомним современную формулировку закона всемирного тяготения: «Всякие два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними». На языке математики то же самое можно записать значительно короче F ~ M 1 M 2 /r ², где F - сила притяжения, M 1 и M 2 - массы притягивающихся тел, r ² - квадрат расстояния между тяготеющими массами. Если ввести коэффициент пропорциональности k , то формула получит совсем привычный вид: F = k (M 1 M 2 /r ²). Такой мы ее много раз видели в учебниках. Кажется все так просто, правда? Но это только тогда, когда закон уже открыт, когда к нему все привыкли, если и в голове ни у кого не умещается мысль, что было время, когда люди не знали такого простого и замечательного правила. Впрочем, ни одна теория не строится на пустом месте. После этой фразы мы и оказываемся прямо на пороге творческой лаборатории. О чем же знал Ньютон, размышляя над взаимной связью небесных тел? И что в этом направлении было сделано до него?
Помните «законодателя небес» Иоганна Кеплера? Три его закона произвели переворот во взглядах на Вселенную, заставили отказаться от привычного представления о планетных орбитах как правильных окружностях, разрушили представление о планетных сферах. Законы Кеплера просто и точно описывали движения небесных тел, но... в этих законах автор ни словом не обмолвился о причинах такого движения. Между тем мысли ученых людей XVII века все чаще и чаще обращались к такому вопросу: какая же это сила действует на планеты, заставляет их сворачивать со свободного прямолинейного пути и двигаться по эллипсам вокруг Солнца? В чем кроется причина этой силы? Какова природа ее?..
Сам Кеплер искал первопричину в Солнце. Силы, исходящие из могучего светила, должны были, по его мнению, подталкивать планеты. О природе этой «солнечной силы» астроном не задумывался. Со времен древних философов небо считалось чуждым Земле миром, и его законы не имели ничего общего с земными. А потому нечего было и думать об их природе. В небе властвовал бог! Лишь после того, как Галилей открыл закон инерции, объединивший движение тел в мировом пространстве и на земной поверхности, древняя точка зрения оказалась несостоятельной. Люди увидели, что земные и небесные явления подчиняются единым правилам. А не означало ли это, что и природа их была одной и той же? Из этого предположения напрашивается вывод еще более смелый: так ли уж отличается мир неба от мира Земли? А это уже очень походило на косвенное посягательство на авторитет бога.
Чтобы поддержать идею о единстве мира, надо было придумать механизм действия небесных сил, схожий с каким-то явлением на Земле. И вот французский естествоиспытатель и философ Рене Декарт (1596-1650) выдвигает гипотезу о существовании вихрей в мировом эфире. Подобно тому как знакомые всем вихри на Земле увлекают в своем движении пыль и сухие листья, могучие вихри эфира вовлекают в свое движение небесные тела. Гипотеза Декарта давала очень наглядную картину и пользовалась в свое время большой популярностью. Но и в ней ни слова не говорилось о том, какая это сила, - вихри, и все. Правда, многие догадывались о том, что главную роль здесь должны играть силы притяжения. Существовала очень любопытная гипотеза итальянского натуралиста Джованни Борелли (1608-1679). Одно время он изучал движение спутников Юпитера и пришел к выводу, что движение небесных тел объясняется взаимодействием двух сил: одной - направленной к центру вращения, и другой - от центра. Предположим, рассуждал Борелли, что планета находится на таком расстоянии от Солнца и движется с такой скоростью, что стремление от центра (сегодня мы называем его «центробежной силой») меньше силы притяжения. Тогда планета начнет приближаться к светилу по спирали, пока обе силы не уравновесятся. Но вот по инерции, открытой Галилеем, планета проскочила нейтральную орбиту и подошла к Солнцу ближе положенного. Тогда сохранившаяся скорость движения заставит центробежную силу преодолеть притяжение. И планета снова начнет удаляться от светила по спирали...
В гипотезе Борелли нет ни строчки математических доказательств. Он просто предполагает существование силы притяжения и из нее логически выводит криволинейное движение планеты.
Ньютон знал об этой гипотезе. Но отсутствие математики, отсутствие количественного анализа его не удовлетворяло. «Гипотез не изобретаю», - любил повторять английский ученый. Он только кратко формулировал результаты наблюдаемого действия. И эти формулировки, выведенные с помощью логики и математических расчетов, становились законами.
Работая над вопросами тяготения, Ньютон много внимания уделял теории движения Луны. Это очень сложная математическая задача, решить которую сначала нужно было принципиально. «Что удерживает Луну от падения на Землю и какая сила движет ею по орбите?» Ученый думал упорно и в конце концов понял, что никакой силы для движения тела в пустоте прилагать не нужно. Ведь именно это следует из первого закона движения Галилея. Если на тело не действует никакая сила, то оно продолжает двигаться по прямой с постоянной скоростью. Правда, в законе речь идет о прямолинейном движении. А Луна и планеты движутся криволинейно. Значит, сила нужна не для того, чтобы планеты двигались вообще, а лишь для того, чтобы искривить траекторию их движения! Что же это за сила? Откуда она взялась и чему равна? Не попробовать ли применить к полету по орбите второй закон движения: сила пропорциональна произведению массы на ускорение? Орбита Луны и других планет - почти окружность. Ускорение же равномерного движения по окружности всегда направлено к центру по радиусу и равно квадрату скорости, разделенному на этот радиус (v ²/R ). Тогда и сила должна иметь направление по радиусу к центру орбиты. То есть Луна в своем движении вокруг Земли должна постоянно испытывать ускорение в сторону нашей планеты. Иначе говоря, двигаясь свободно, прямолинейно в пространстве, Луна все время под действием какой-то силы падает на Землю. Падает, но никак не может упасть. Потому что в каждый последующий момент она, падая с прямолинейного пути, пролетает такое расстояние, что снова и снова оказывается на орбите. Так, как это показано на рисунке. А откуда берется эта сила? Вот тут-то и пришла очередь яблока.
Если Земля притягивает яблоко, заставляя его падать на поверхность планеты, то чем Луна хуже яблока? И Ньютон предположил, что именно тяжесть или - более привычно - вес Луны удерживает ее на орбите, не дает улететь в пространство. Дальше ход его рассуждений шел примерно в таком направлении: если бы Луна находилась, как яблоко, совсем близко к поверхности Земли, ускорение свободного падения у нее было бы такое же, как у яблока. То есть примерно 9,81 м/сек ². Но Луна - дальше. Какое же ускорение должна она иметь на своей орбите?.. Тут нужно было посчитать! Но для точных расчетов требовались и точные сведения об орбите Луны, о периоде ее обращения... Ньютон же наблюдениями не занимался. Приходилось обращаться с просьбами к королевскому астроному Флемстиду, который как раз в это время скрупулезно наблюдал движение нашего спутника. Однако упрямый и желчный королевский астроном вовсе не был намерен потакать «причудам мистера Ньютона», как он неоднократно выражался. Это приводило к осложнениям и неприятным спорам. Ньютон споров не любил. И тем не менее буквально ни один его самостоятельный научный шаг не обходился без дискуссии.
Вопросы связи силы тяжести с законами Кеплера стояли в центре внимания всего ученого общества того времени и вызывали к себе весьма ревнивое отношение со стороны многих джентльменов.
Однажды астроном Галлей встретился в лондонской кофейне с архитектором Реном - строителем знаменитого собора святого Павла в Лондоне - и Робертом Гуком, физиком, математиком, экспериментатором и теоретиком, которого вечно обуревали тысячи идей и ни одну из них он не доводил до конца. Разговор зашел о науке, о научных проблемах. Оказалось, что все трое отдали немало времени и сил одной и той же задаче - доказательству, что под действием силы тяжести, убывающей обратно пропорционально квадрату расстояний, движение небесных тел должно совершаться по эллиптическим орбитам. Но никто успехом похвастаться не мог. Тогда Рен, самый богатый из всех троих, чисто в английском вкусе, предложил на пари выплатить премию тому, кто решит проблему.
Как-то, зайдя к Ньютону, Галлей рассказал тому о споре и о пари, заключенном в кофейне. А когда через некоторое время случай снова привел молодого астронома в Кембридж, Ньютон сообщил ему, что решение задачи у него в руках. И ровно через месяц Галлей получил от Ньютона рукопись краткого мемуара с объяснением решения. По просьбе Ньютона мемуар этот не был напечатан в журнале Королевского общества, но его зарегистрировали на случай споров о приоритете.
Естественно, мы не можем восстановить все детали сложного логического пути, которым Ньютон пришел к закону всемирного тяготения. Но если вы любите математику, то можете попробовать самостоятельно разобраться в ходе конечных рассуждений великого физика. Для этого подведем краткий итог того, что было известно.
1. Ньютон знал примерное расстояние от Земли до Луны - шестьдесят земных радиусов.
2. Известно ему было и ускорение свободного падения тела у поверхности Земли - 9,81 м/сек ².
3. Знал он и замечательные законы Кеплера и Галилея.
4. Наконец, идея того, что тяготение между двумя небесными телами должно быть обратно пропорционально квадрату расстояния между ними, витала в воздухе.
Вряд ли можно проследить точно тот путь, по которому мысль гения стремится к поставленной перед собой цели. Но попробуем вывести закон всемирного тяготения, используя только те данные, которые были известны Ньютону.
Итак, прежде всего некоторое допущение, для упрощения расчетов. Вы помните, что Кеплер доказал: орбиты планет - эллипсы. Но эллипсы с очень незначительными эксцентриситетами. Поэтому, ради простоты, примем их за окружности с Солнцем, расположенным точно в центре. И рассмотрим движение какой-то планеты, делающей один оборот по круговой орбите.
Прежде всего вспомним несколько формул из курса физики: скорость движения V прямо пропорциональна пути и обратно пропорциональна времени движения: V = S /T . Здесь путь планеты S (ее орбита) равен длине окружности S = 2πR . А время движения T есть время одного оборота (или период обращения). R - радиус-расстояние от планеты до Солнца. Подставив введенные обозначения, мы получим скорость движения планеты по орбите в виде формулы: V = 2πR /T .
Теперь найдем ускорение, которое испытывает наша планета, двигаясь по круговой орбите: a = 2πV /T .
Объединив два последних уравнения, получим формулу для ускорения в виде: a = 4π²R /T ².
Вот когда можно переходить к главной задаче - искать выражение для силы F , создающей найденное нами ускорение a .
Согласно закону, выведенному самим Ньютоном, сила равна произведению ускорения тела на его массу m 1 ; F = a ·m 1 . Подставив в эту формулу выражение для полученного нами ускорения, мы получим: F = (4π²R /T ²) ·m 1 . Чтобы исключить из уравнения период и выразить силу только через массу и расстояние, Ньютон использовал третий закон Кеплера, гласящий, что квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы их средних расстояний от Солнца. Что на языке математики имеет вид: R 1 3 /R 2 3 = T 1 2 /T 2 2 . Из этого закона легко понять, что отношение куба расстояния к квадрату периода обращения - величина постоянная. Обозначим ее k , тогда: R 1 3 /T 1 2 = k , или T ² = R 1 3 /k . Выражение T ² подставим в уравнение для силы притяжения: F = 4π²k (m 1 /R 1 2)). Мы получили математическое выражение закона обратных квадратов. Но это еще не закон всемирного тяготения. Еще нужно решить, что представляет собой множитель k .
Из третьего закона Кеплера видно, что величина этого множителя одна и та же для любой планеты, обращающейся вокруг Солнца. Значит, и зависеть этот коэффициент может только от Солнца как центрального тела системы. Тогда силу притяжения между Солнцем и нашей планетой с массой m 1 можно выразить тем же уравнением, но с солнечным коэффициентом k⊙:F = (4π²k ⊙/R 1 2)·m 1 .
Ньютон первым предположил, что величина 4π²k ⊙ пропорциональна массе Солнца, скажем, так: 4π²k ⊙ = Gm ⊙, где m ⊙ - масса Солнца, а G - коэффициент пропорциональности.
Таким образом, уравнение взаимного притяжения между Солнцем и выбранной нами планетой будет иметь вид: F 1 = G ((m ⊙·m 1)/R 1 2). Точно так же для Солнца и Земли: F 2 = G ((m ⊙·m ⊕)/R ⊕ 2).
Но чем отличается, например, система Солнце - Земля от системы Земля - Луна? В принципе ничем. То же центральное тело, вокруг которого обращается другое небесное тело. Значит, для системы Земля - Луна тоже должно быть справедливо уравнение, выведенное раньше.
Только массы и расстояния нужно подставить в него другие...
Наконец наступила пора перейти к закону всемирного тяготения и написать его в общем виде для любых двух тел во Вселенной: F = G ((m 1 ·m 2)/R 2).
Вот какой примерно путь нужно было проделать только формально, чтобы, имея под рукой готовые формулы и точно зная направление, сформулировать величайший фундаментальный закон природы.
Зная расстояние от Земли до Луны и ускорение силы тяжести на поверхности нашей планеты, Ньютон нашел ускорение Луны. Сравнив его с точными наблюдениями Флемстида, он убедился, что его результат весьма близок к истине.
Год спустя после появления мемуара «О движении», в большой степени благодаря убеждениям и уговорам Галлея, появилась сначала рукопись, а затем и первая книга манускрипта, названного Ньютоном «Математические начала натуральной философии».
Сэр Исаак разработал руду, которую я откопал, - ядовито, хотя и не без горечи заметил Флемстид.
Если он откопал руду, то я смастерил из нее золотое кольцо, - отпарировал Ньютон, который, несмотря на нелюбовь к спорам, еще меньше любил, когда о его работе отзывались без должного уважения и последнее слово в дискуссии оставалось за противником.
Ньютоновские «Начала» были удивительной книгой. «По убедительности аргументации, подкрепленной физическими доказательствами, книга эта не имеет себе равных во всей истории науки, - пишет Джон Бернал. - В математическом отношении ее можно сравнить только с «Элементами» Евклида, а по глубине физического анализа и влиянию на идеи того времени - только с «Происхождением видов» Дарвина».
Решающий вывод о том, что сила, заставляющая тела падать на Землю, и сила, заставляющая Луну обращаться вокруг нашей планеты, одна и та же, имел большое философское значение.
Три основных закона механики и закон всемирного тяготения оказались универсальными для Земли и для неба. Это еще раз подчеркивало единство мира, который некогда делился философами на две несовместимые части - земную и небесную.
Принципы Ньютона без дополнительных условий, гипотез и допущений объясняли движения тел в космосе и на Земле. И все-таки теория всемирного тяготения не сразу завоевала всеобщее признание. Во Франции, да и в самой Англии, еще долгое время пользовались учебниками, построенными на взглядах Декарта.
В заключение можно сказать, что скорее Луна, а не знаменитое яблоко, подтолкнула мысль Ньютона к созданию теории тяготения. Но только «подтолкнула», потому что одна лишь теория движения Луны дать закон ВСЕМИРНОГО тяготения не могла. Она была бы недостаточно убедительной. Следовало распространить выведенный закон и на остальные небесные тела. Но для этого надо было доказать, что планеты удерживает на орбитах та же сила. Исходя из гипотезы о всемирном притяжении Ньютон математически строго вывел законы Кеплера и подтвердил стройную кеплеровскую картину мироздания. Отныне одним и тем же законам подчинялись и планеты, и их спутники, даже редкие гости - «вестники ужаса» - кометы. Отныне все небесные тела двигались по единой рациональной схеме.
Согласитесь, дорогой читатель, что большего требовать от человека, даже такого, как Ньютон, невозможно.
Исследуя движение Луны, он пришел к выводу, что на нее действует не только земное притяжение. Многие силы отклоняли ее с пути равномерного кругового движения. Так, при новолунии наш спутник на расстояние диаметра орбиты ближе к Солнцу, чем при полнолунии. Значит, сила солнечного притяжения меняется, и это ведет к замедлению и ускорению движения Луны в течение месяца. Кроме того, зимой Земля ближе к Солнцу, чем летом. Это тоже влияет на скорость движения Луны, но уже с годичным периодом.
Изменение солнечного притяжения меняет эллиптичность лунной орбиты, отклоняет ее плоскость, заставляя ее медленно вращаться.
Разработать теорию движения Луны полностью, во всех деталях, то есть рассчитать траекторию нашего спутника с учетом притяжения не только Земли, но и Солнца, чрезвычайно трудно. Это знаменитая в истории астрономии «проблема трех тел»... Задача, сыгравшая огромную роль в развитии и становлении теоретической «астрономии тяготения», превратившейся в широкую отрасль науки, называемую «небесной механикой».
Открыть свои замечательные законы движения планет удалось Кеплеру лишь потому, что масса Солнца во много раз больше массы всех планет (примерно в 750 раз). Поэтому влияние планет друг на друга несравнимо меньше, чем влияние центрального светила. Фактически, в первом приближении, рассматривать движение каждой планеты можно вообще не обращая внимания на существование остальных членов солнечного семейства. Только планета и Солнце, и тогда это - «задача двух тел», решение которой относительно несложно.
Слово «относительно» здесь не случайно, потому что вы, наверное, помните, что Кеплер, решив задачу практически, так и не смог объяснить, почему небесные тела движутся по эллиптическим орбитам. Ньютон заново четко сформулировал условия «задачи двух тел» и очень изящно решил ее. Он доказал, что «под действием силы взаимного тяготения, изменяющейся обратно пропорционально квадрату расстояния, одно тело будет описывать вокруг другого конические сечения - эллипс, параболу или гиперболу, в зависимости от начальной скорости».
Решение Ньютона приближенное. Стоит добавить в условия влияние третьего тела, как задача неимоверно усложнится. Ньютон первым понял это, и именно ему принадлежит честь формулировки «задачи трех тел». Однако решить ее не смог даже он.
Немало людей бралось за нее в дальнейшем, но лишь в 1912 году финскому математику Сундману удалось получить впервые решение «задачи трех тел» в виде так называемых бесконечных рядов. К сожалению, это сложное теоретическое решение почти ничего не дает практике. Между тем сегодня, в век развития космонавтики, «задача трех тел» приобретает особое значение. И, судя по успехам полетов советских автоматических межпланетных станций, вы понимаете, что она решается, и решается неплохо. Но достигается это большим трудом и только с помощью таких замечательных помощников человека, как электронные счетные машины.
Решил Ньютон и другую, чрезвычайно интересную задачу. Он сравнил силу притяжения одних тел другими с силой притяжения Луны Землей и узнал, например, во сколько раз Солнце или Юпитер тяжелее Земли. Он оценил массы Солнца и всех известных ему планет и их спутников в единицах массы нашей планеты! Это было замечательным достижением гениального ученого.
Не все идеи Ньютона получали безоговорочное признание. Интересен спор, который возник между английскими и французскими астрономами по поводу формы Земли. Начался он с того, что в 1671 году французская астрономическая экспедиция отправилась к экватору, чтобы в условиях темного безоблачного неба наблюдать звезды. Но славу экспедиции принесло другое, совершенно случайное открытие. Для измерений времени при наблюдениях астроном Рише - один из членов экспедиции - захватил с собой из Франции маятниковые часы. Прибыв в Кайенну, Рише заметил, что часы стали отставать в сутки на две минуты. Пришлось укоротить маятник. Однако по возвращении в Париж часы «побежали», опережая истинное время опять на две минуты. Рише задумался и пришел к выводу, что на экваторе центробежная сила уменьшает тяготение.
Ньютон не мог согласиться с таким утверждением. Зная радиус Земли и скорость ее вращения, центробежную силу трудно вычислить. Она получалась значительно меньшей, чем нужно для объяснения опыта с маятником.
Обдумывая этот вопрос, Ньютон произвел мысленный эксперимент. «Предположим, - говорил он себе, - что у нас есть две шахты. Одна - от полюса к центру Земли, другая - от экватора к центру. Заполним обе шахты водой. Однако, поскольку Земля вращается, на экваторе действует еще и центростремительная сила. Значит, вес воды в экваториальной шахте должен быть больше, чем в полярной. А это значит, что и воды там должно быть больше. Но если обе шахты - от поверхности до центра, следовательно, радиус Земли по экватору должен быть больше радиуса полярного». Ньютон подсчитал разницу и получил примерно 24 километра . Это навело его на мысль, что некогда, на заре возникновения, Земля была пластичной. В результате вращения ее тело сплюснулось...
Примерно в то же время французские астрономы предприняли измерение дуги меридиана. Экспедиции вели работы на разных широтах и в результате пришли к выводу, что Земля не сплюснута у полюсов, а, наоборот, вытянута. Французы вообще довольно долго не признавали взглядов Ньютона, отдавая предпочтение философии своего соотечественника Декарта. В конце концов, разногласия точек зрения зашли так далеко, что вызвали насмешку остроумного Вольтера. Вот что писал он в 1730 году в своих «Письмах из Лондона об английском»:
«Француз, который попадет в Лондон, обнаруживает, что все совершенно изменилось в философии - точно так же, как и во всем другом. Там он оставил заполненный мир, здесь - нашел его пустым. В Париже вы видели Вселенную, наполненную круговыми вихрями из тончайшей материи, в Лондоне вы ничего этого не видите. У французов давление Луны вызывает приливы на море, у англичан море притягивается к Луне...
Кроме того, вы можете заметить, что Солнце, которое во Франции в это дело не вмешивается, здесь вносит в него свою четвертую часть. У картезианцев все происходит благодаря давлению, которое, правда, само непонятно. У месье Ньютона все происходит благодаря притяжению, причина которого известна ничуть не лучше. В Париже Земле придают форму дыни, в Лондоне она сплюснута у полюсов».
Впрочем, этот сарказм не помешал Вольтеру в специальном сочинении «Элементы философии Ньютона» блестяще рассказать о сути ньютоновской теории и стать горячим пропагандистом идей Ньютона у себя на родине.
Для разрешения споров о форме нашей планеты понадобились новые тщательные исследования и измерения Земли. Французская академия снарядила две новые экспедиции. Одну - в Перу, другую - в Лапландию. Результаты их работ подтвердили правоту Ньютона.
С помощью таких же рассуждений доказал Ньютон и сплюснутость Юпитера. Более того, поскольку гигантская планета вращается быстрее Земли, то и сжата она у полюсов должна быть сильнее.
Прошло всего четыре года после выхода «Начал» - и это утверждение Ньютона было подтверждено путем наблюдений...
Ньютон занимался и вопросом о «маленьких лунах».
Проделаем еще один мысленный эксперимент. На вершине горы установим пушку и начнем из нее стрелять, посылая снаряды параллельно земной поверхности. Если заряд мал, снаряд летит медленно и падает, как нам кажется, на поверхность по параболе, фокус которой находится близко к вершине горы. На самом же деле траектория падения снаряда - эллипс, второй фокус которого в центре Земли. Различить параболу и эллипс на малом участке траектории очень трудно.
Если увеличить заряд и придать снаряду большую скорость, он полетит вокруг Земли по круговой орбите, наподобие Луны, став спутником нашей планеты. Если начальную скорость полета еще и еще увеличивать, траектория снаряда будет представлять собой последовательно сначала эллипс, с ближайшим фокусом в центре Земли, потом гигантскую параболу и наконец гиперболу. В последнем случае снаряд навсегда покинет Землю и уйдет в космическое пространство. Скорость «убегания» нетрудно рассчитать. И вы, конечно, сами понимаете, насколько такие расчеты важны в наше время.
Примечания
По современным данным разница между экваториальным и полярным радиусами Земли составляет чуть больше 21 километра.
Свои труды Декарт подписывал на латинский манер именем Картезий, потому и называли сторонников его учения - картезианцами.
Нужно ли ученому заботиться о репутации честного человека? Конечно да, скажете вы, и будете правы. Ведь без этого исследователя могут лишить звания первооткрывателя. Так, например, произошло с английским ученым Робертом Гуком — приоритет открытия закона тяготения был признан не за ним, а за Ньютоном. Но отчасти Гук сам был в этом виноват…
Думаю, что многие из нас на вопрос: "Кто и при каких обстоятельствах сформулировал закон всемирного тяготения?", не задумываясь, дадут однозначный ответ — Ньютон, после того, как увидел падение яблока с ветки. Но на самом деле все было не совсем так. Прежде всего, никакого яблока в этой истории, судя по всему, не было — про этот фрукт впервые рассказала биографу великого ученого его племянница, а он сам потом практически дословно повторял ее рассказ.
Но самое главное заключается в том, что, по мнению некоторых историков науки, закон всемирного тяготения был сформулирован независимо двумя людьми — Исааком Ньютоном и Робертом Гуком. Однако фамилию последнего в связи с этим законом обычно не упоминают. А зря. Потому что Гук сформулировал его раньше, чем Ньютон. Но давайте обо всем по порядку.
Вообще, английский физик Роберт Гук (1635-1703 годы) помимо того, что действительно был гениальным ученым, имел репутацию… великого склочника. Например, своего первого покровителя и наставника Роберта Бойля он как-то раз обвинил в том, что тот присвоил себе способы усовершенствования воздушного насоса, придуманные Гуком. Позднее обвинение было признано неправомерным, и Гуку пришлось извиняться.
В другой раз Гук ополчился на Гюйгенса, заявив, что великий физик украл у него идею часов со спиральной пружиной (чего тоже в реальности не было). Доходило до смешного — например, когда Ньютон представил Обществу придуманную им новую конструкцию секстанта, Гук тут же заявил, что изобрел такой прибор более 30 лет назад (хотя всем было известно, что он секстантов вообще никогда не изготавливал).
К слову говоря, это была далеко не первая стычка двух великих физиков XVII века. Так, когда В 1675 году Ньютон прислал Королевскому обществу свой трактат с новыми исследованиями и рассуждениями о природе света, то Гук сразу же обвинил его в плагиате. Он заявил, что все, что есть ценного в этой работе, уже имеется в ранее опубликованной книге Гука "Микрография". Позже он писал в своем дневнике: "Я показал, что господин Ньютон использовал мои гипотезы об импульсах и волнах" .
Секретарь Королевского общества г-н Ольденбург тут же известил Ньютона об этих обвинениях. Интересно, что сэр Исаак приложил все силы к тому, что бы не дать конфликту разгореться — он первый признал то, что использовал некоторые идеи Гука. Тот, в свою очередь, сразу же остыл, и принес Ньютону извинения в том, что "… поторопился с выводами, не изучив досконально всей работы". Ученые помирились, и, что самое интересное, Ньютон в дальнейшем до самой смерти Гука вообще не публиковал работ по физике света — его знаменитая монография "Оптика" вышла лишь в 1704 году, через год после того, как Гука не стало.
Так что неудивительно, что все ученые Англии воспринимали Гука как весьма завистливую, склочную и нечистоплотную личность, с которой лучше вообще никаких дел не иметь. И эта репутация в конце концов сыграла с ним злую шутку.
Произошло это так: когда в 1686 (первый том), и в 1687 (второй том) годах вышла знаменитая работа Ньютона "Математические начала натуральной философии", где и излагался закон всемирного тяготения, Гук сразу же заявил о том, что Ньютон присвоил себе его идеи. Однако ученому с репутацией завистника и скандалиста, конечно же, никто не поверил. И напрасно, потому что, по иронии судьбы, в этот раз Роберт Гук оказался прав.
Исследования писем и дневников ученого показало, что идею об универсальной силе тяготения, Гук впервые высказал еще где-то в середине 1660-х годов. Затем, она была изложена в его в трактате "Попытка доказательства движения Земли", который был опубликован в 1674 году. Правда, там этот закон был сформулирован весьма туманно — Гук говорил лишь о том, что, возможно, сила, с которой одно тело притягивает другое, пропорциональна их массам.
Однако уже в письме от 6 января 1680 года Ньютону Гук ясно формулирует закон всемирного тяготения (причем в том виде, в котором его знаем мы). Он предлагает своему соратнику строго математически обосновать его, показав при этом связь с первым законом Кеплера для некруговых орбит. Эта просьба не случайна — Гук прекрасно знал, что Ньютон более сведущ в математике, да и вообще в теории, в то время как он сам был сильным экспериментатором. Так что, как видите, яблоко тут совсем не причем — Ньютон получил формулировку закона уже в готовом виде.
Что же получается — Гук смог сформулировать закон, но не сумел доказать его математически? Это тоже не совсем так. Известный отечественный математик и популяризатор науки Владимир Игоревич Арнольд в книге "Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук" аргументировал, в том числе документально (приводя выдержки из работ, писем и дневников), утверждение, что именно Гуком был открыт и доказан математически закон всемирного тяготения (сам Гук называл его закон обратных квадратов для центральной гравитационной силы). Причем это обоснование было безупречным, а все уравнения Гука были правильными. Однако он обосновал справедливость этого закона только лишь для тел, движущихся по круговым орбитам.
Ньютон же, в свою очередь, предоставил уравнения, описывающие движения по эллиптическим орбитам, то есть доказал справедливость этого закона для реально движущихся небесных тел. Любопытно, что именно об этом Гук его и просил, сообщив перед этим результаты своих расчетов. Можно сказать, что Ньютон, конечно же, сделал самую важную часть работы, однако, это вовсе не давало ему права заявлять, что закон всемирного тяготения — исключительно его рук (точнее, ума) дело.
И вот что интересно — сначала сэр Исаак вроде бы не отрицал соавторства Гука и везде упоминал о том, что саму идею о зависимости тяготения от массы и расстояния ему подал именно он. Однако потом он вдруг везде стал говорить о том, что еще раньше независимо от Гука сделал это открытие (и тут-то как раз появилась та самая легенда о яблоке — для наглядности, видимо), просто никому об этом не сообщал.
Возможно, это было вызвано появлением многочисленных памфлетов, в которых Ньютона в открытую называли плагиатором. Эти слова еще больше раздули конфликт, однако Королевское общество встало на сторону Ньютона, и в итоге был признан его приоритет. Выпады Гука просто проигнорировали — зачем, мол, слушать того, кто все время врет.
Но в данном случае, похоже, говорил неправду именно Ньютон. Анализ его архивов не дал никаких документальных подтверждений того, что он независимо сформулировал закон всемирного тяготения раньше, чем это сделал Гук. Более того, обнаружены письма, прямо свидетельствующие об обратном — в них сэр Исаак признается, что действительно думал о тяготении, но эта задачка ему с ходу не давалась, и он ее забросил. А вернулся он к ней лишь после того самого письма Роберта Гука.
Получается, Ньютон действительно присвоил себе чужое открытие? На самом деле — нет, поскольку без той части расчетов, которую произвел Ньютон, зависимость тяготения от массы тел нельзя было считать доказанной. То есть без работы сэра Исаака этот закон можно было рассматривать лишь как частный случай, а не как общую закономерность. Логичным выходом из ситуации было бы признание того, что закон сформулировали два великих ученых (и, соответственно, называть его следовало бы законом всемирного тяготения Гука — Ньютона). Однако, к сожалению, этого до сих пор так и не произошло.
Как Ньютон открыл закон всемирного тяготения
Джеймс Э. МИЛЛЕР
Огромный рост числа молодых энергичных работников, подвизающихся на научной ниве, есть счастливое следствие расширения научных исследований в нашей стране, поощряемых и лелеемых Федеральным правительством. Измотанные и задерганные научные руководители бросают этих неофитов на произвол судьбы, и они часто остаются без лоцмана, который мог бы провести их среди подводных камней государственного субсидирования. По счастью, они могут вдохновляться историей сэра Исаака Ньютона, открывшего закон всемирного тяготения. Вот как это произошло.
В 1665 году молодой Ньютон стал профессором математики в Кембриджском университете – своей альма-матер. Он был влюблен в работу, и способности его как преподавателя не вызывали сомнений. Однако нужно заметить, что это ни в коей мере не был человек не от мира сего или же непрактичный обитатель башни из слоновой кости. Его работа в колледже не ограничивалась только аудиторными занятиями: он был деятельным членом Комиссии по Составлению Расписаний, заседал в управлении университетского отделения Ассоциации Молодых Христиан Благородного Происхождения, подвизался в Комитете Содействия Декану, в Комиссии по Публикациям и прочих и прочих комиссиях, которые были необходимы для надлежащего управления колледжем в далеком XVII веке. Тщательные исторические изыскания показывают, что всего за пять лет Ньютон заседал в 379 комиссиях, которые занимались изучением 7924 проблем университетской жизни, из коих решена 31 проблема.
Однажды (а было это в 1680 году) после очень напряженного дня заседание комиссии, назначенное на одиннадцать часов вечера – раньше времени не было, не собрало необходимого кворума, ибо один из старейших членов комиссии внезапно скончался от нервного истощения. Каждое мгновение сознательной жизни Ньютона было тщательно распланировано, а тут вдруг оказалось, что в этот вечер ему нечего делать, так как начало заседания следующей комиссии было назначено только на полночь. Поэтому он решил немного пройтись. Эта коротенькая прогулка изменила мировую историю.
Была осень. В садах многих добрых граждан, живших по соседству со скромным домиком Ньютона, деревья ломились под тяжестью спелых яблок. Все было готово к сбору урожая. Ньютон увидел, как на землю упало очень аппетитное яблоко. Немедленной реакцией Ньютона на это событие – типичной для человеческой стороны великого гения – было перелезть через садовую изгородь и сунуть яблоко в карман. Отойдя на приличное расстояние от сада, он с наслаждением надкусил сочный плод.
Вот тут его и осенило. Вез обдумывания, без предварительных логических рассуждений в мозгу его блеснула мысль, что падение яблока и движение планет по своим орбитам должны подчиняться одному и тому же универсальному закону. Не успел он доесть яблоко и выбросить огрызок, как формулировка гипотезы о законе всемирного тяготения была уже готова. До полуночи оставалось три минуты, и Ньютон поспешил на заседание Комиссии по Борьбе с Курением Опиума Среди Студентов Неблагородного Происхождения.
В последующие недели мысли Ньютона все снова и снова возвращались к этой гипотезе. Редкие свободные минуты между двумя заседаниями он посвящал планам ее проверки. Прошло несколько лет, в течение которых, как показывают тщательные подсчеты, он уделил обдумыванию этих планов 63 минуты 28 секунд. Ньютон понял, что для проверки его предположения нужно больше свободного времени, чем то, на которое он может рассчитывать. Ведь требовалось определить с большой точностью длину одного градуса широты на земной поверхности и изобрести дифференциальное исчисление.
Не имея еще опыта в таких делах, он выбрал простую процедуру и написал краткое письмо из 22 слов королю Карлу, в котором изложил свою гипотезу и указал на то, какие великие возможности она сулит, если подтвердится. Видел ли король это письмо – неизвестно, вполне возможно, что и не видел, так как он ведь был перегружен государственными проблемами и планами грядущих войн. Однако нет никакого сомнения в том, что письмо, пройдя по соответствующим каналам, побывало у всех начальников отделов, их заместителей и заместителей их заместителей, которые имели полную возможность высказать свои соображения и рекомендации.
В конце концов письмо Ньютона вместе с объемистой папкой комментариев, которыми оно успело обрасти по дороге, достигло кабинета секретаря ПКЕВИР/КИНИ/ППАБИ (Плановая Комиссия Его Величества по Исследованиям и Развитию, Комитет по Изучению Новых Идей, Подкомитет по Подавлению Антибританских Идей). Секретарь сразу же осознал важность вопроса и вынес его на заседание Подкомитета, который проголосовал за предоставление Ньютону возможности дать показания на заседании Комитета. Этому решению предшествовало краткое обсуждение идеи Ньютона на предмет выяснения, нет ли в его намерениях чего-нибудь антибританского, но запись этой дискуссии, заполнившая несколько томов in quarto, с полной ясностью показывает, что серьезного подозрения на него так и не упало.
Показания Ньютона перед ПКЕВИР/КИНИ следует рекомендовать для прочтения всем молодым ученым, еще не знающим, как вести себя, когда придет их час. Колледж проявил деликатность, предоставив ему на период заседаний Комитета двухмесячный отпуск без сохранения содержания, а зам декана по научно-исследовательской работе проводил его шутливым напутственным пожеланием не возвращаться без «жирного» контракта. Заседание Комитета проходило при открытых дверях, и публики набилось довольно много, но впоследствии оказалось, что большинство присутствующих ошиблось дверью, стремясь попасть на заседание КЕВОРСПВО – Комиссии Его Величества по Обличению Разврата Среди Представителей Высшего Общества.
После того как Ньютон был приведен к присяге и торжественно заявил, что он не является членом Лояльной Его Величества Оппозиции, никогда не писал безнравственных книг, не ездил в Россию и не совращал молочниц, его попросили кратко изложить суть дела. В блестящей, простой, кристально ясной десятиминутной речи, произнесенной экспромтом, Ньютон изложил законы Кеплера и свою собственную гипотезу, родившуюся при виде падающего яблока. В этот момент один из членов Комитета, импозантный и динамичный мужчина, настоящий человек действия, пожелал узнать, какие средства может предложить Ньютон для улучшения постановки дела по выращиванию яблок в Англии. Ньютон начал объяснять, что яблоко не является существенной частью его гипотезы, но был прерван сразу несколькими членами Комитета, которые дружно высказались в поддержку проекта по улучшению английских яблок. Обсуждение продолжалось несколько недель, в течение которых Ньютон с характерным для него спокойствием и достоинством сидел и ждал, когда Комитет пожелает с ним проконсультироваться. Однажды он опоздал на несколько минут к началу заседания и нашел дверь запертой. Он осторожно постучал, не желая мешать размышлениям членов Комитета. Дверь приотворилась, и привратник, прошептав, что мест нет, отправил его обратно. Ньютон, всегда отличавшийся логичностью мышления, пришел к заключению, что Комитет не нуждается более в его советах, а посему вернулся в свой колледж, где его ждала работа в различных комиссиях.
Спустя несколько месяцев Ньютон был удивлен, получив объемистый пакет из ПКЕВИР/КИНИ. Открыв его, он обнаружил, что содержимое состоит из многочисленных правительственных анкет, в пяти экземплярах каждая. Природное любопытство – главная черта всякого истинного ученого – заставило его внимательно изучить эти анкеты. Затратив на это изучение определенное время, он понял, что его приглашают подать прошение о заключении контракта на постановку научного исследования для выяснения связи между способом выращивания яблок, их качеством и скоростью падения на землю. Конечной целью проекта, как он понял, было выведение сорта яблок, которые не только имели бы хороший вкус, но и падали бы на землю мягко, не повреждая кожуры. Это, конечно, было не совсем то, что Ньютон имел в виду, когда писал письмо королю. Но он был человеком практичным и понял, что, работая над предлагаемой проблемой, сможет попутно проверить и свою гипотезу. Так он соблюдет интересы короля и позанимается немножко наукой – за те же деньги. Приняв такое решение, Ньютон принялся заполнять анкеты без дальнейших колебаний.
Однажды в 1865 году точный распорядок дня Ньютона был нарушен. В четверг после обеда он готовился принять комиссию вице-президентов компаний, входивших во фруктовый синдикат, когда пришло повергшее Ньютона в ужас и всю Британию в скорбь известие о гибели всего состава комиссии во время страшного столкновения почтовых дилижансов. У Ньютона, как это уже было однажды, образовалось ничем не занятое «окно», и он принял решение прогуляться. Во время этой прогулки ему пришла (он сам не знает как) мысль о новом, совершенно революционном математическом подходе, с помощью которого можно решить задачу о притяжении вблизи большой сферы. Ньютон понял, что решение этой задачи позволит проверить его гипотезу с наибольшей точностью, и тут же, не прибегая ни к чернилам, ни к бумаге, в уме доказал, что гипотеза подтверждается. Легко можно себе представить, в какой восторг он пришел от столь блестящего открытия.
Вот так правительство Его Величества поддерживало и воодушевляло Ньютона в эти напряженные годы работы над теорией. Мы не будем распространяться о попытках Ньютона опубликовать свое доказательство, о. недоразумениях с редакцией «Журнала садоводов» и о том, как его статью отвергли журналы «Астроном-любитель» и «Физика для домашних хозяек». Достаточно сказать, что Ньютон основал свой собственный журнал, чтобы иметь возможность напечатать без сокращений и искажений сообщение о своем открытии.
Напечатано в журнале «The American Scientist», 39, №1 (1951).
Дж.Э. Миллер – заведующий кафедрой метеорологии и океанографии Нью-йоркского университета.
Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович Из книги Нейтрино - призрачная частица атома автора Азимов Айзек Из книги Движение. Теплота автора Китайгородский Александр ИсааковичЗакон всемирного тяготения Я опять хочу подчеркнуть, что законы сохранения, которые были описаны, в действительности не «законы», а просто обобщения. Производя разнообразные измерения, ученые убеждались каждый раз, что импульс, момент количества движения, масса и
Из книги Системы мира (от древних до Ньютона) автора Гурев Григорий АбрамовичЗакон всемирного тяготения Первый вопрос, который задал себе Ньютон, был таков: чем отличается ускорение Луны от ускорения яблока? Иначе говоря, каково различие между ускорением g, которое земной шар создает на своей поверхности, т.е. на расстоянии r от центра, и ускорением,
Из книги История лазера автора Бертолотти Марио Из книги Кто изобрел современную физику? От маятника Галилея до квантовой гравитации автора Горелик Геннадий ЕфимовичИсаак Ньютон Исаак Ньютон родился в Вулсторпе, Линкольншире, 25 декабря 1642 г. Он, без сомнения, является одним из самых выдающихся исследователей Природы. Его мать принадлежала к умеренной части благородного класса, а отец, который умер до его рождения, был мелким
Из книги Стратегическая ошибка современной физики автора Деревенский О ХНьютон и свет Ньютон сообщает нам, что, начав изучать это странное явление и вычисляя отношения между углом падения белого света на призму и углами преломления цветных лучей, выходящих из нее, сразу же обнаружил, что это отношение различно для разных цветов. Повторяя
Из книги Гравитация [От хрустальных сфер до кротовых нор] автора Петров Александр Николаевич Из книги На кого упало яблоко автора Кессельман Владимир Самуилович Из книги автораМог ли Галилей открыть закон всемирного тяготения? Выдающийся физик и веселый человек Ричард Фейнман так изложил предысторию закона гравитации: Во времена Кеплера некоторые считали, что планеты движутся вокруг Солнца, потому что невидимые ангелы толкают их вдоль
Из книги автораТеория относительности или закон всемирного тяготения? Надо сказать, что Эйнштейн безо всякого восторга встретил геометрическую идею Минковского: мало ли какие фокусы делают математики с законами физики… Он изменил свое отношение, когда взялся за новую проблему,
Из книги автораГримасы «всемирного тяготения». Согласно концепции всемирного тяготения, математически выраженной Ньютоном, каждая массочка во Вселенной притягивает всех остальных массочек. Ньютон честно говорил, что он не понимает физического механизма этой притягивающей
Из книги автораГлава 3 Закон всемирного тяготения Творенья интеллекта переживают шумную суету поколений и на протяжении веков озаряют мир светом и теплом. Альберт Эйнштейн «Исаак
Из книги автораИсаак Ньютон Прежде чем начать рассказ о создании знаменитых законов механики и закона всемирного тяготения, вспомним несколько эпизодов из биографии их создателя – великого английского физика Исаака Ньютона (1643–1727), рис. 3.1. Биографы Ньютона пишут о нем по-разному:
Из книги автораКто открыл закон Кулона Ну что за вопрос: «Кто открыл закон Кулона?» Естественно, Кулон, а то с чего бы этот закон носит его имя. Но все не так просто. Попробуем разобраться.Закон Кулона знает теперь, наверное, любой школьник. Но вряд ли многим известно, какое искусство и
Из книги автораКто открыл дверь в ядерный век Историю современной ядерной физики отсчитывают от 1896 года, когда выяснилось, что урановые соли испускают непонятное излучение, которому и темная бумага не преграда. В первой главе мы рассказали, как будущий нобелевский лауреат француз Анри
В 1665 г. молодой Ньютон стал профессором математики в своей «alma mater» — Кембриджском университете. Его преподавательские способности и влюбленность в науку были несомненны.
Работа его в колледже отнюдь не ограничивалась аудиторными занятиями: тщательное исследование показывает, что в течение пяти лет он заседал в 379 комиссиях, изучающих 7924 проблемы. 31 проблема из них была решена…
Однажды в 1680 году, после очень напряженного дня, заседание комиссии, назначенное на одиннадцать часов вечера, не состоялось. Не было кворума — один из старейших членов комиссии внезапно скончался (от нервного истощения). Каждое мгновение жизни Ньютона было тщательно распланировано. А тут ему вдруг оказалось нечего делать: заседание следующей комиссии было назначено на полночь. Поэтому он предпринял краткую прогулку. И эта прогулка изменила ход истории науки.
Дело было осенью. Многие добрые граждане, жившие по соседству с университетом, выращивали в своих садах яблоки. Деревья ломились под тяжестью сочных плодов, все было готово к сбору урожая. И тут Ньютон случайно заметил, что одно из самых спелых яблок упало на землю. Немедленная реакция на этот случай очень типична для этого великого гения. Он перелез через садовую изгородь, сунул упавшее яблоко в карман и поспешил назад. Отойдя на приличное расстояние от сада, Ньютон извлек яблоко из кармана и начал его есть…
И тут его осенило.
Без предварительных логических рассуждений, сразу: падение яблока и движение планет по орбитам должны подчиняться одному универсальному закону.
Не успел Ньютон доесть яблоко и выбросить огрызок, как формулировка гипотезы о законе всемирного тяготения уже сложилась в его голове. До полуночи оставалось три минуты, и Ньютон поспешил на заседание Комиссии по Борьбе с Курением Опиума Среди Студентов Неблагородного Происхождения…
В следующие дни мысли Ньютона снова и снова возвращались к новой гипотезе. Попыткам проверить ее ученый посвящал редкие свободные минуты между закрытием одного заседания и открытием следующего. Одновременно, проделав необходимые расчеты, он понял, что для проверки предположения требуется больше свободного времени, чем то, на которое он мог рассчитывать до конца своей жизни. Ведь еще предстояло определить с большой точностью меру градуса широты на земной поверхности, а также изобрести дифференциальное исчисление…
Исаак Ньютон был не только гениальным ученым, но и достаточно практичным человеком. Для решения своей проблемы он выбрал похвально короткий путь. Он написал краткое письмо — из двадцати двух слов — английскому королю. В письме он изложил свою гипотезу и указал на возможность далеко идущих последствий, если гипотеза подтвердится.
Неизвестно, попало ли к королю это письмо, — ведь король был перегружен государственными делами, — но несомненно одно: письмо, пройдя по соответствующим каналам, побывало почти у всех начальников отделов, у их заместителей, у заместителей заместителей. Они имели полную возможность высказать свои соображения и рекомендации. Наконец, письмо Ньютона вместе с увесистой папкой комментариев, которыми оно обрастало по дороге, достигло кабинета секретаря ПКЕВИР-КИНИ (Плановой Комиссии Его Величества по Исследованиям и Развитию, Комитета по Изучению Новых Идей).
Ньютон был торжественно приведен к присяге; он заявил, что не является членом Лойяльной Оппозиции, никогда не писал безнравственных книг, не ездил в Россию и не совращал молочниц. Тогда его попросили кратко изложить суть дела. В блестящей, простой, кристально ясной и лаконичной (десять минут!) речи Ньютон изложил законы Кеплера, а также свою собственную гипотезу, возникшую при виде падающего яблока.
Но тут один из членов Комитета, динамичный мужчина (настоящий человек действия!) пожелал узнать, какие средства может предложить Ньютон для улучшения постановки дела по выращиванию яблок в Англии. Ньютон начал объяснять, что яблоко не является существенной частью его гипотезы… Но он был тут же прерван сразу несколькими членами Комитета, которые дружно высказались в поддержку проекта по улучшению английских яблок.
Обсуждение продолжалось несколько недель, в течение которых Ньютон с характерным для него спокойствием и достоинством сидел и ждал, когда Комитет пожелает с ним проконсультироваться. Ньютон был немало удивлен, когда спустя несколько месяцев получил объемистый пакет из ПКЕВИР-КИНИ. В пакете он обнаружил многочисленные опросные листы, в пяти экземплярах каждый. Природное любопытство, главная черта всякого истинного ученого, заставило его внимательно прочесть эти анкеты. Он понял, что его приглашают подать прошение о заключении контракта. Члены Комитета решили на широкой основе поставить научные исследования, чтобы установить связь между способом выращивания яблок, их качеством и скоростью падения на землю. Конечной целью этого плана, как прочитал Ньютон, было выведение сорта яблок, которые будут обладать не только хорошими вкусовыми качествами, но и будут падать на землю мягко, не повреждая кожуры.
Это было, конечно, не совсем то, что Ньютон имел в виду… Но он был, как мы уже сказали, практичным человеком и понял, что работая над предложенной ему проблемой, сможет проверить и свою гипотезу. Таким образом, он соблюдет и интересы короля, и позанимается немножко наукой.
Приняв такое решение, Ньютон без дальнейших колебаний принялся заполнять листы. В одном из пунктов стоял вопрос: «Как будут расходоваться средства, выделяемые на осуществление проекта?» Общая стоимость проекта — Ньютон был поражен этим — оценивалась в 12 750 фунтов 6 шиллингов и 3 пенса…
Спустя несколько дней его приверженность общепризнанным порядкам была вознаграждена: декан пригласил его к себе и изложил новый план Комитета, задуманный с еще большим размахом. «На землю падают, — говорил декан Ньютону, — не только яблоки, но и вишни, апельсины, лимоны… И раз уж мы ввязались в это дело, то надо получить настоящий, достойного масштаба правительственный контракт на изучение всех плодов, растущих на деревьях!..»
Ньютон начал было объяснять недоразумение с яблоком, но скоро остановился, не желая прерывать декана, который излагал теперь планы созыва нескольких конференций с участием как садоводов, так и представителей различных департаментов Правительства Его Величества. Глаза декана во время этой речи сверкали, он, по-видимому, забыл, что в комнате находится кто-то кроме него. Ньютону предстояло важное заседание. Он потихоньку вышел за дверь, оставив декана в плановом экстазе.
Прошло немного времени. Ньютон вел размеренную, полезную жизнь члена многих комитетов и даже председателя некоторых из них.
Однажды ненастным зимним днем его опять пригласили в кабинет декана. Декан сиял. Он с гордостью рассказал Ньютону о заключенном новом контракте на исследование зависимости между способом выращивания, качеством и скоростью падения на землю разнообразных плодов. Проекту должны были оказывать помощь по меньшей мере пять департаментов Правительства Его Величества, а также синдикат, образованный семью крупнейшими фермерами-плодоводами. Ньютону в проекте отводилась скромная, но ответственная роль руководителя суб-проекта по яблокам.
Следующие недели Ньютон был очень занят. Его освободили от работы в других комитетах, но административные дела просто засасывали. Необходимо было заполнить документы для декана, для его заместителя по исследовательской работе, побеседовать с кандидатами на должности лаборантов, выбить (за счет других проектов) производственные площади для лабораторий и мастерских.
Искусство, с каким проект развивался на его решающей стадии, демонстрирует широту способностей нашего великого гения. Вскоре суб-проект был укомплектован, документирован и регламентирован. Ньютон опросил 306 молочниц и продавщиц и 110 из них нанял в лаборантки. Он не представлял себе, чем именно бывшие молочницы смогут помочь ему в проверке гипотезы—он был холостяком и не умел обращаться с женщинами, — но мысль о том, что сотрудницы могут бездельничать, ему претила. Поэтому он разделил свой штат на семь бригад, каждая из которых должна была измерять скорость падения яблок только одного определенного сорта… Дела шли прекрасно, за исключением одной бригады, члены которой изобрели способ варки самогона из яблок. Для достаточной статистической точности эксперимента им всегда не хватало яблок. Ньютон списал себе рецепт, раньше других мудро осознав значение разносторонности, которая позволяет не пропустить хорошую вещь, даже если она попадается под руку во время поисков чего-то возвышенного.
Однажды в 1685 году точный распорядок дня Ньютона был нарушен — не по его вине. После обеда он готовился принять комиссию вице-президентов компаний, входивших во фруктовый синдикат. И вдруг пришло известие, повергшее в ужас и Ньютона, и всю Англию: во время страшного столкновения двух почтовых дилижансов погиб весь Комитет! Потрясенный, Ньютон вышел на улицу. Убедившись, что сторожа нет, он отправился в роскошный виноградник виноградного суб-проекта. И здесь ему пришла — он сам не знал как— мысль о совершенно новом, революционном математическом подходе, который позволит решить задачу о притяжении вблизи большой сферы.
Ньютон понял, что решение этой задачи даст возможность проверить его гипотезу с наибольшей точностью. Легко себе представить, в какой восторг он пришел… Тем не менее, скромность его и смирение были таковы, что он упал на колени и вознес благодарность королю, который сделал это открытие возможным.
Не будем много распространяться о попытках Ньютона опубликовать свое доказательство, о недоразумениях с редакцией «Журнала садоводов», о том, как его статью отвергли журналы «Астроном-любитель» и «Физика для домашних хозяек».
Достаточно сказать, что Ньютон основал свой собственный журнал, чтобы напечатать сообщение об открытии без сокращений и искажений. К несчастью, он дал этому журналу название «Звезда и планета», и журнал отнесли к категории подрывных изданий, спутав звезду с красной звездой и сочтя, что слово «планета» происходит от слова «планирование». Последовавшие показания Ньютона перед Подкомитетом по Подавлению Антибританских Идей навсегда останутся неувядающим свидетельством тех великих качеств, которые соединял в себе этот гениальный человек.
В конце концов его отпустили с миром, и, прожив долгие годы в ореоле своей славы (его каждой осенью избирали королем яблочного фестиваля), Ньютон счастливо скончался.
Загрузка...