Геннадий Шингарев - Мальчик на берегу океана

Не так-то просто оценить вклад Роберта Гука в естествознание. Один историк назвал его Дон-Жуаном науки; уместней, быть может, другое сравнение. Как Мальчик-с-пальчик, бросавший по дороге, чтобы не заблудиться, белые камешки, Гук повсюду оставил следы своей деятельной мысли. Если этот пунктир соединить линией, получится путь столь же извилистый, сколь и грандиозный.

Гук набросал в общей форме волновую теорию света (развитую Гюйгенсом), предвосхитил закон всемирного тяготения (установленный Ньютоном) и высказал гипотезу периодичности комет (обоснованную Эдмундом Галлеем). Гук дал эскиз кислородной теории горения больше чем за сто лет до того, как она утвердилась в химии. На целых сто семьдесят пять лет опередил он отца клеточной теории Шванна. Тринадцатого апреля 1663 года членам Королевского общества был продемонстрирован искусно приготовленный срез коры пробкового дуба; все по очереди наклонялись над микроскопом, Гук суетился возле стола, радостно потирая руки. Оказалось, что кора сплошь состоит из красивых прозрачных ячеек.

Для характеристики Гука важно отметить, что он не стал университетским профессором. Отвлеченные проблемы его мало интересовали. Гук был, так сказать, чистым естественником. Зато в этой области он поистине объял необъятное. Чем он только не занимался!

Одним из первых — если не первым — Гук сообразил, что по колебаниям барометра можно предсказывать погоду. Он предложил считать температуру замерзания воды точкой отсчета температур — нулем; он измерил колебания маятника длиной в 200 футов, подвешенного к куполу собора св. Павла; изобрел гигрометр, шаровидный шарнир, водолазный колокол, машину для нарезки зубчатых колес, проекционный фонарь; сконструировал пружинный хронометр с анкерным регулятором, благодаря которому мы теперь пользуемся удобными ручными часами вместо громоздких маятниковых. В дневнике Гука кратко сообщается, что эти часы были показаны Карлу Второму. Изобретателя пригласили ко двору, король спросил: что он хочет в награду? Гук смутился и ничего не ответил.

Около 1675 года Гук сформулировал правило о том, что деформация твердого тела всегда пропорциональна приложенной силе. Он сообщил об этом в лаконичной латинской фразе, которая в переводе звучит так: какова упругость, такова и сила. Этот «закон Гука» — единственное его открытие, которое вошло в наши учебники, словно ничего больше он не сделал.

К этому можно добавить, что Гук был талантливым архитектором, вместе с Рэном отстраивал после пожара британскую столицу. Наконец, Гуку мы обязаны усовершенствованием микроскопа, изобретенного Левенгуком. Недаром эти имена рифмуются. Именно Гук превратил микроскоп в такой же великий инструмент науки, каким за полвека до этого стал в руках Галилея телескоп.

Главный труд Гука — книга «Микрография». Она принесла ему славу, о которой он так мечтал. В ней изложены микроскопические наблюдения Гука, описано тонкое строение насекомых, растений; там впервые сообщается о том, что растения состоят из клеток. Гук прекрасно писал: ярко, живо и образно. В его книге много юмора. Например, о блохе говорится так: «Мощь и красоту этого крохотного существа стоило бы описать отдельно, если бы оно так не досаждало человеку». Книга Гука хорошо отражает его характер как ученого: бездна оригинальных мыслей, тонко подмеченные факты, остроумные объяснения; но все это нагромождено в беспорядке, безо всякого плана и последовательности. Все с пятого на десятое.

Гук не собирался вступать в пререкания с Ньютоном. Это было бы слишком большой честью для выскочки из Кембриджа! «Молод еще с нами тягаться, — думал Гук. — Поучись-ка сначала у настоящих ученых, как надо заниматься экспериментальной наукой».

Он не подозревал, что Ньютон — далеко не новичок в науке. Как когда-то Бойль глядел свысока на робкого провинциала Гука, так теперь Гук, маститый и самоуверенный, с оскорбительным снисхождением взирал на новоиспеченного собрата. Он решил, что статья Ньютона не заслуживает внимания. Заниматься ею у него не было времени. Торопливо и кое-как он набросал свой отзыв.

Но, как это не раз с ним случалось, мимоходом Гук обронил важную мысль. Настолько важную, что спор, который она возбудила, не утих даже тогда, когда уже ни самого Гука, ни Ньютона не было в живых. Можно сказать, что он продолжается и сегодня.

Это был спор о природе света.

Дело в том, что вести разговор о том, почему свет окрашивается в разные цвета, невозможно, если вы не ответили на главный вопрос: а что такое свет? Гук это понимал и тут же, в отзыве на мемуар Ньютона, выложил свое мнение, сославшись на «Микрографию». Он имел в виду то место в своей книге (мы о нем уже упоминали), где говорилось о цветах тонких пластинок.

Пронизанный светом, прозрачный листок слюды кажется многоцветным. Цветами радуги переливаются мыльные пузыри, пятна жира на воде. Гук объяснял это явление так: «Следует предположить некое очень короткое вибрирование, бегущее в однородной среде с одинаковой скоростью во всех направлениях, как радиусы из центра окружности; получается сфера, которую производит вокруг себя пульсация светящегося тела; она растет и расходится, будто волны на воде… Отражение волн от верхней или нижней поверхности тела и есть причина цветов прозрачных пластинок».

Вот в чем дело! Свет — это не вещество, не частички, вылетающие из солнца или свечи, как пули из мушкета, — одни красные, другие зеленые. Сам по себе свет ни цветной, ни белый. Свет, утверждал Гук, — это волны. Они разбегаются во все стороны от источника света, как круги на воде от упавшего камня или как колебания воздуха вокруг звенящего колокольчика. Если эти колебания правильные, мы слышим чистый музыкальный тон. Если же частота колебаний разная, получается шум — беспорядочная смесь разных звуков. Вот так же и со светом. Белый свет — это когда волны света бегут с одинаковой частотой. Но, отражаясь от обеих поверхностей прозрачной пластинки, они сталкиваются с теми, которые продолжают идти им навстречу; правильность колебаний нарушается, и тогда мы наблюдаем появление разных цветов. Разве не то же самое происходит в стеклянной призме?

Гук поставил перед горящей свечой бритву и стал рассматривать тень. Если бы свет был потоком частиц, бритва «отрубила» бы его — тень получилась бы четкой. А на самом деле она размыта. Лучи как будто огибают лезвие. Так Гук открыл дифракцию — искривление света (он не знал, что это явление уже было обнаружено до него итальянцем Гримальди). Этот опыт Гук описал в статье, которую поместил в «Философических Трудах». Дифракция, заявил он, подтверждает волновую гипотезу. Какие еще нужны доказательства? Ведь точно так же волны огибают камень, торчащий из воды.