Михаил Терентьев - История эфира

• Название: История эфира
• Автор: Михаил Терентьев
• Издательство: Фазис
• Жанр: Физика
• Год: 1999
• ISBN: 5-7036-0054-5

… В этой книге рассказывается об истории эфира и о том, как он выглядит в представлении современного физика-теоретика… Дело в том, что нет никаких шансов как следует понять фундаментальные свойства материи…, не разобравшись в свойствах физического вакуума или эфира.

… Необходимость понимания, откуда происходят и в чем состоят основные принципы физики, как трудно они "достались", как трудно в них что-либо изменить, — это столь же неотъемлемый элемент культуры, как и знакомство с наиболее важными фактами в живописи, литературе, истории.

… Я надеюсь, что даже при отсутствии специальной подготовки читатель сможет разделить с автором глубокое чувство благоговения перед красотой фундаментальных законов природы и отдаст должное творческому гению конкретных, замечательных людей, благодаря которым мы многое сейчас понимаем.

Из Предисловия

---

Интересно, что примерно через сто лет Англия снова выйдет в лидеры, начав промышленную революцию, и снова выдвинет в естествознании фигуры, близкие по масштабам к Ньютону. (Речь идет о Фарадее и Максвелле.)

Энергия и творческий потенциал английской нации периода XVI-XVII веков проявляет себя во многих сферах. Напомним, что 1564-1616 (1623?) — годы жизни Шекспира, 1620 — год высадки первых поселенцев Новой Англии и начало интенсивного участия англичан в колонизации Северной Америки, с 1561 по 1626 годы жил Фрэнсис Бэкон. Формально Англия выглядела периферией Европы, но она не была отсталой страной. Может быть она отличалась от Франции отсутствием внешнего блеска придворной жизни, большим аскетизмом, сильными пуританскими традициями, но напряжение культурной жизни в ней было чрезвычайно велико. Современниками Ньютона в Англии были Р. Бойль (1627-1691), Р. Гук (1635-1703), Д. Локк (1632-1704), Т. Гоббс (1588-1679), И. Барроу (1630-1697), Э. Галлей (1656-1742), Х. Рен (1632-1723). Причем, это далеко не полный перечень разнообразно талантливых людей, каждый из которых оставил заметный след в истории культуры. Пожалуй, лишь Франция в этот период могла бы предъявить не менее яркое созвездие имен.

Ньютон по рождению принадлежал к сословию свободных крестьян. Его отец, владелец фермы в Вульстропе, умер до рождения И. Ньютона. Мать, до замужества Анна Эйскоу, происходила из образованной фермерской семьи и по свидетельствам современников была женщиной «исключительных достоинств и доброты». Вскоре она вторично вступила в брак со священником В. Смитом. Среди родственников Ньютона, кроме фермеров, были священник, врач, аптекарь.

Смерть отца не помешала Ньютону получить полноценное начальное образование. Он учился в школе города Грэхема, проживая в доме дяди, аптекаря, с хорошей по тем временам химической лабораторией. Несомненно, это обстоятельство сказалось в постоянном интересе Ньютона

алхимии, который он впоследствии проявлял. (В XVII веке алхимия была вполне почетной наукой, алхимиками получено много полезных фактов.) Программа обучения Ньютона предполагала подготовку к университету и включала чтение, письмо, арифметику, чтение на латинском, древнегреческом и древнееврейском языках.

В возрасте 18-ти лет Ньютон поступает в Тринити-колледж в Кембридже, где, в основном, проходят последующие 35 лет его жизни сначала как студента, потом (с 1665 года) как бакалавра, затем — члена колледжа. В 26 лет (с 1669 года) Ньютон — профессор математической кафедры, учрежденной в 1663 году на средства богатого мецената Г. Лукаса. Этой (Лукасовской) кафедре было суждено просуществовать почти в неизменном статусе до наших дней. Профессура на ней со времени Ньютона является знаком высшего отличия в науке.

Профессором Лукасовской кафедры был И. Барроу — тьютор (наставник) Ньютона в Тринити-колледже, член Королевского Общества, первой в истории нового времени Академии, образованной в 1660 году, незадолго до описываемых событий. Он передал кафедру Ньютону после того, как стал придворным священником в Лондоне. Тринити-колледж был учебным заведением полумонастырского типа, его члены должны были принимать обет безбрачия, и Ньютон никогда не был женат.

В 1696 году в возрасте 53-х лет Ньютон покидает Кембридж и становится в Лондоне сначала хранителем, а потом директором монетного двора. В течение 30-ти лет, прожитых им в Лондоне, он мало работает в физике и математике, а занимается переизданием книг, общественной и государственной деятельностью, богословскими исследованиями. Ньютон — член парламента с 1688 года, президент "Королевского Общества с 1703 года. В начальный период его функции в качестве хранителя монетного двора требовали большой активности. (Англия проходила через этап борьбы за укрепление своей финансовой системы.) Достаточно сказать, что он лично отправлял на казнь фальшивомонетчиков! В каком-то смысле после переезда в Лондон Ньютон становится другим человеком. В конце жизни он был чрезвычайно знаменит, его авторитет, особенно в Англии, был подавляющим, хотя, как уже говорилось, в физике он почти не работал, и лишь очень немногие действительно понимали то, что он сделал в науке.

Тридцатипятилетний период в Кембридже тоже не был творческим с начала и до конца. В нем выделяются два поразительных всплеска. Один относится к интервалу 1665-1667 годов, в течение которого Ньютон жил в Вульстропе, скрываясь от чумы, свирепствовавшей в Англии в 1664-1667 годах. «В то время я был в расцвете моих изобретательских сил, — пишет Ньютон в своей записной книге, — и думал о математике и философии больше, чем когда-либо после.» В те годы он создал анализ бесконечно малых — дифференциальное и интегральное исчисление («метод флюксий», в терминологии Ньютона), начал сооружать первый в истории отражательный зеркальный телескоп (за его создание он был избран в Королевское Общество в 1672 году), выполнил знаменитые оптические эксперименты.

Дальше была довольно спокойная полоса. Ньютон с большим трудом решался на открытую публикацию своих результатов. Его оптические работы увидели свет только через 5-6 лет после того, как были закончены, математические — через 45 лет в отдельном небольшом мемуаре, а в полном объеме лишь после его смерти в 1736 году. Когда Ньютона избирали в Академию, он был (по характеристике Барроу) молодым человеком с «необычайными способностями», мужем «славным и выдающихся знаний», который еще практически ничего не опубликовал. После того, как в 1672 году он, наконец, напечатал свои исследования о свете, последовала ожесточенная полемика и приоритетные споры (в основном с Гуком), после которых Ньютон ограничил свои контакты с внешним миром. С 1672 по 1684 годы он ведет замкнутую жизнь, читая лекции, которые мало посещают и плохо понимают, занимаясь алхимией и размышляя о принципиальных проблемах механики и тяготения, на которых застопорилась его работа в конце 60-х годов.

Наконец, в 1684 году в возрасте 42-х лет под влиянием некоторых внешних факторов Ньютон начинает беспрецедентную по интенсивности деятельность, закончившуюся через полтора года созданием «Математических начал натуральной философии». Весной и осенью 1866 и весной 1867 года выходят последовательно три книги «Начал». В совокупности — это около 700 страниц текста, содержащего десятки теорем, сотни следствий и решений прикладных задач, многие из которых, по отдельности, могли бы составить славу любому исследователю. Поэтому можно сказать, используя современные критерии и терминологию, что за полтора года Ньютон написал больше сотни блестящих статей.

После этого научная активность Ньютона затухает. В 1691-1693 годах он переживает кратковременное психическое расстройство, вызванное, возможно, последствиями перенапряжения, а в возрасте 53-х лет, как уже говорилось, прекращает научную работу и перебирается в Лондон. Таким образом, его активный творческий период составляет 22 года (1665-1686).

При жизни Ньютона были опубликованы две книги: «Начала» и «Оптика». В 1713 году вышло второе издание «Начал», где были сделаны исправления и добавления, а также нашло отражение изменившееся отношение Ньютона к отдельным лицам (исчезли некоторые ссылки). Первое прижизненное издание «Оптики» относится к 1704 году, потом было еще два — в 1717 и 1721 годах. В каждом новом издании делались небольшие изменения, в основном касающиеся главы «Вопросы», где Ньютон излагает не то, что он сделал и в чем уверен, а то, над чем он размышлял. Сейчас собран и проанализирован обширный архив Ньютона: его письма, неопубликованные статьи, записные книжки. Хорошо изучены также работы, представленные им в Королевское Общество. О некоторых из них мы расскажем, описывая эволюцию представлений Ньютона об эфире.

Через год после смерти Ньютона были изданы «Лекции по оптике» — мемуары, представленные в Королевское Общество в 1672 году и являющиеся первым подробным изложением его оптических работ. Вышла также отдельной книжкой переписка со священником Бентли, который читал курс лекций «Опровержение атеизма» и опирался в них на «Начала». В письмах Ньютона к Бентли, написанных в 1663 году, содержатся пояснения, как надо читать и понимать «Начала», а также изложение его взглядов на природу тяготения.

То, что в Тринити-колледже пересеклись пути Ньютона и Барроу, является очень большой удачей, так как с этого момента интересы молодого Ньютона направляются в сторону наиболее важных вопросов натуральной философии. Барроу — первоклассный физик, математик и переводчик античных геометров — был, кроме прочего, звеном, связывающим Тринити-колледж с Королевским Обществом в Лондоне. Это важно, так как в английских университетах были сильны средневековые традиции. В то же время Королевское Общество объединяло группу передовых людей, называвших себя «бэконианцами». В начале XVII века Фрэнсис Бэкон обрушился с яростной критикой на университетское естествознание. Он выступил с проповедью о преобразующей роли науки, целью которой, как он считал, должно быть не мудрствование, а власть над природой; критерии ее истинности не в традициях и следовании авторитетам, а в опыте 0 практических приложениях. Влияние Ф. Бэкона среди английских ученых было очень сильным.