Александр Штейнгауз - Девять цветов радуги

Прежде чем перейти к следующему разделу, стоит сказать еще об одном интересном факте. Оказывается, яркость цветов в радуге зависит от величины дождевых капель. Если они крупные, 1–2 миллиметра в диаметре, то фиолетовая и зеленая полосы очень яркие, красная тоже хорошо заметна, но голубая видна слабо. Если капли меньшего размера, яркость красного цвета убывает. При диаметре капель 0,2–0,3 миллиметра он исчезает вовсе, хотя остальные цвета видны хорошо. При еще меньших каплях радуга расширяется и блекнет, и при совсем мелких капельках, порядка 0,05 миллиметра, она становится белой.

Однако, говоря о зависимости яркости цветов радуги от размера капель, мы забегаем вперед — при жизни Ньютона это явление не могло еще быть объяснено.

Наука не является и никогда не будет являться закрытой книгой. Каждый важный успех приносит новые вопросы. Всякое развитие обнаруживает новые и глубокие трудности.

Если бы можно было все науки разъять на части и разложить по полкам, то полок нужно было только две. Над одной полкой повесили бы табличку-название, на которой был бы написан вопрос «Как?», а на другой — «Почему?».

Первая полка была бы огромной — на ней оказались бы все научные открытия, все факты, установленные и исследованные человечеством за все время его существования. Вторую полку не потребовалось бы делать столь же большой — на ней разместилось бы не так уж много томов, заполненных гипотезами и теориями, объясняющими известные на сегодняшний день факты. Если содержимое первой полки день ото дня пополняется, а старый багаж сохраняется, то на второй полке идет непрерывная смена, непрерывное обновление. Иными словами, в противоположность теориям только редкие факты стареют или меняются, а чаще всего и вовсе остаются неизменными, вечными, хотя, конечно, они могут уточняться.

Мы говорим: «Земля — шар». Это факт. Правда, теперь известно, что Земля несколько сжата с полюсов и не является идеальным шаром. Но смысл факта от этого не изменился, он только стал точнее. И этот факт останется неизменным, пока будет существовать Земля. Но, установив его и проверив опытным путем, ученые не считают дело законченным. Они ищут ответа на вопрос: «Почему Земля — шар?» И ответ на него независимо от содержания может считаться гипотезой. Гипотезы могут быть самыми различными. Часто верными, еще чаще неверными, а иногда и глупыми. Но выживают лишь немногие. Только те завоевывают признание, которые подтверждаются фактами и сами, в свою очередь, оказываются в состоянии объяснить не какое-либо одно явление вне связи с другими, а целую совокупность подчас самых различных на первый взгляд фактов и, более того, подсказать существование новых, еще не открытых явлений. Такие гипотезы уже переходят в разряд теорий. Чем больше фактов и явлений удается связать между собой и объяснить теорией, тем она глубже, вернее и долговечнее.

Теория объясняет факты, факты поверяют теорию.

Все, что до сих пор было здесь рассказано о свете, относилось к категории фактов, все отвечало на вопрос: «Как?» Только объясняя радугу, мы впервые спросили: «Почему?» И нашли ответ на этот вопрос, опираясь на некоторые факты, некоторые законы света, установленные Ньютоном.

Разумеется, самое главное «Почему?» в оптике относится не к радуге, а к самой природе света. Что есть свет, какова его природа, почему в одних условиях он ведет себя так, а в других иначе?Ибо, если бы нам удалось абсолютно точно узнать природу света, мы во всех случаях могли бы предсказывать результаты его действия. Поэтому оптика, или, в более общем смысле, физика, изучает и накапливает не только факты, связанные со светом, но на их основе стремится постигнуть и объяснить, что же такое свет.

Могут ли ученые найти совершенно исчерпывающий ответ на этот вопрос? И останется ли он неизменным на все времена так, как останется неизменным факт, говорящий, что Земля — шар?

Нет, создать абсолютную теорию невозможно ни теперь, ни когда-либо в будущем. Некоторые ученые-философы пытались создавать теории подобного рода, говорящие об истинах в «конечной инстанции». Они заблуждались.

Философские труды Маркса, Энгельса и Ленина показали бесплодность и глубокую ошибочность таких попыток. В самом деле, разве можно создать совершенно законченную теорию какого-либо раздела науки, не зная обо всех фактах и явлениях в этой области? Но в том-то и дело, что никогда не удастся узнать все до конца. Потому что, чем дальше развивается наука, чем больше мы узнаём, тем больше открывается перед нами новых, совершенно незнакомых областей, тем больше предстоит исследовать новых закономерностей.

Но если это так, не значит ли, что люди никогда не сумеют узнать о чем-либо сколько-нибудь достоверно и, следовательно, создать правильные теории? Конечно, ее значит.

В наше время имеется много проверенных жизнью, практикой теорий. Они правильно объясняют большинство известных нам явлений. Но тем не менее эти теории все время уточняются и дополняются по мере расширения наших знаний.

Все сказанное особенно хорошо видно на примере истории развития теорий света, о которых сейчас пойдет речь.

Две главнейшие теории, совершенно по-разному объясняющие природу света, возникли почти одновременно.

Автором первой был Ньютон.

По его воззрениям, свет представляет собой вещество. Но не какое-либо непрерывное, текущее, а состоящее из особых частиц — корпускул, как он их называл.

Такие корпускулы испускает всякое светящееся тело. Попадая в наш глаз, они вызывают ощущение света. Различие цветов Ньютон объяснял тем, что корпускулы неодинаковы: корпускулы желтого цвета должны отличаться от корпускул красного, и так далее. Короче говоря, корпускул различных категорий должно быть столько же, сколько имеется лучей различного цвета.

Теория Ньютона, часто называемая теорией истечения или корпускулярной теорией, очень хорошо объясняла большинство известных в то время свойств света.

Так, отражение света от зеркальной поверхности можно очень хорошо объяснить, представив себе корпускулу упругим крохотным шариком, который, подобно мячу, ударившемуся о стену, отскакивает, изменяя направление по закону соударения упругого тела с плоскостью. Теория истечения также просто и понятно объяснила, почему свет может распространяться в вакууме. В самом деле, никто и ничто не мешает потоку световых частиц — корпускул — двигаться в пустоте. На основании этой же теории удавалось объяснять, хотя и более сложным путем, явление преломления света — рефракцию — и многие другие факты.

И все же Ньютон не считал предложенную им теорию окончательной. Он указывал, что его мнение является лишь гипотезой, «имеющей целью только пояснение».