Краткая история науки - Уильям Байнум

Французская революция в 1789-м, американская революция (также известная как Война за независимость) в 1776-м и революция в России в 1917-м – каждая из них приводила к сдвигам в формах управления и меняла социальный порядок. Но Ньютонианская революция, о которой мало кто слышал, оказала на мир столь же мощное воздействие, и хотя она заняла не годы, а десятилетия, ее последствия оказались невероятно глубокими.

Ньютонианская революция изменила картину мира, в котором мы живем.

После смерти в 1727 году Ньютон не перестал быть значимой фигурой, не прекратил оказывать влияние на мир. В каждой из областей деятельности люди хотели стать «ньютоном», тем, кто перевернет основы и создаст новое: Адам Смит в экономике, шотландский врач Уильям Каллен – в медицине.

Джереми Бентам стремился занять место «ньютона» социальных и политических реформ.

Все они искали некий общий закон или принцип, который позволил бы связать экспериментальные наблюдения в их сфере знания; нечто подобное гравитации сэра Исаака, которая, по всей видимости двигала Вселенную ровным и предсказуемым образом через сезоны и годы. Как пошутил поэт Александр Поуп: «Природы строй, ее закон в извечной тьме таился. И Бог сказал: „Явись. Ньютон!“ И всюду свет разлился»[5].

Англичанин Поуп был наверняка рад возвеличить собственного земляка.

Во Франции. Германии и Италии Ньютон считался значительной фигурой в то время, пока был жив, но рядом с ним ставили других ученых и иные научные традиции. Во Франции механический взгляд на Вселенную, предложенный Декартом, имел множество сторонников. В Германии шли жаркие дискуссии по поводу того, кто изобрел интегральное и дифференциальное исчисление, и многие говорили, что его открыл философ Г. В. Лейбниц (1646–1716), а исследования Ньютона имели второстепенное значение.

В Англии у Ньютона было множество поклонников, они охотно называли себя ньютонианцами и использовали его революционные озарения в математике, физике, астрономии и оптике.

Несмотря на все противодействие, достижения Ньютона в области экспериментальной оптики и законов движения проникали в умы континентальной Европы. Улучшить его репутацию помог человек, имевший мало отношения к точным наукам: поэт, романист и политический деятель Вольтер (1694–1778).

Наиболее известным его творением стал привлекательный литературный персонаж Кандид, выведенный в приключенческом романе. Кандид живет жизнью сплошь из одних катастроф – все, что может пойти неправильно, таким образом и идет, – но он никогда не отступает от своей философии: мир, созданный Богом, должен быть, без сомнений, лучшим из возможных. Так что он сохраняет веселое расположение духа, не лишается уверенности, что все с ним происходящее, сколь бы ужасным оно ни выглядело, ведет к лучшему «в этом лучшем из возможных миров».

Чудовищные приключения заканчиваются тем, что Кандид решает – он должен остаться дома и заняться собственным садом. Неплохой совет для всех беспокойных душ.

Роман «Кандид» был мягким выпадом в сторону философии, которой придерживался конкурент Ньютона по изобретению исчисления. Лейбниц. Вольтер всю жизнь являлся поклонником Ньютона, ну а на самом деле всего английского.

Он провел пару лет в Британии и оказался впечатлен свободой слова и мысли в этой стране. Дома, во Франции. Вольтеру довелось посидеть в тюрьме за критику в адрес католической церкви и короля, так что ему было с чем сравнивать. Он вернулся из Англии полный восхищения перед гением Ньютона и в популярной форме изложил его идеи на французском языке. У этой книги оказалось множество читателей по всей Европе, и едва не целый континент погрузился в дискуссии о том, каким образом математика и физика сэра Исаака позволяют объяснять движение планет и звезд, ежедневные приливы и отливы, траекторию пуль и падающих яблок.

Ньютон постепенно обрел выдающуюся и безупречную репутацию, поскольку инструменты – и математические, и физические, – которые он предложил в знаменитых «Началах», на самом деле работали. Они помогли математикам, физикам и астрономам решить ряд проблем, которых сам английский гений едва коснулся.

Ни одна научная работа не может стать навечно последней истиной, и это же касается «Начал». Но многие люди были счастливы, что такой гигант, как Ньютон, позволил им встать на свои плечи и заглянуть туда, куда они сами ни за что не добрались бы.

Давайте рассмотрим три примера: причина приливов, форма Земли, количество и орбиты планет в Солнечной системе.

Отлив – когда море отступает от берега, и вам приходится идти немного дольше, прежде чем искупаться, а прилив – когда море надвигается на сушу и смывает выстроенный вами замок из песка. Приливы и отливы происходят не хаотично, а по четкому расписанию, и знать его очень важно для моряков – чтобы быть в курсе, когда можно на высокой воде зайти в гавань.

Аристотель описал связь между приливами-отливами и Луной, ну а после того как все согласились, что Земля в самом деле движется, некоторые люди сравнили приливы с волнами, возникающими в ведре, если наклонять его туда-сюда.

Но для Ньютона ключевым оказалось понятие гравитации.

Он утверждал, что тяготение Луны действует сильнее, когда она ближе всего к Земле (подобно тому, как Земля вертится вокруг Солнца, точно так же и Луна вращается вокруг Земли по эллипсу, так что расстояние между двумя телами постоянно меняется). Гравитация нашего спутника притягивает воду в океанах, буквально приподнимает ее. Земля вращается, и под воздействие Луны попадает сначала одна область океана, затем другая и так далее, так что вздутие на его поверхности будет перемещаться вокруг планеты с постоянной скоростью.

Именно это и объясняет феномен приливов, и Ньютон был прав, это пример гравитации в действии.

Более поздние ньютонианцы внесли поправки в расчеты наставника.

Швейцарский врач Даниил Бернулли (1700–1782) предложил более детальный анализ приливов в 1740-м. Он куда больше интересовался математикой, физикой и навигацией, чем медициной, и помог объяснить, почему вибрируют струны (когда вы бренчите на гитаре) и как раскачивается маятник (в старинных напольных часах). Исследования Бернулли помогли внести улучшения в конструкцию морских судов, и в медицинской школе Базеля он использовал механику Ньютона, изучая то, как сокращаются наши мускулы, чтобы двигать конечностями.

Его работа о приливах стала ответом на запрос Академии наук в Париже, объявившей награду для того, кто лучше всех разберется с проблемой: научные общества часто так поступали. Бернулли разделил приз с еще несколькими ученым, каждый внес свой вклад в объяснение механизма приливов, включая в расчеты такой фактор, как сила притяжения Солнца.

Когда два объекта, таких как Земля и Луна, притягивают друг друга, математика описания этого процесса сравнительно проста. В реальности Солнце, планеты и другие массивные небесные тела вмешиваются в картину, и уравнения становятся намного более сложными.