Владимир Карцев - Ньютон

Типичные для общества фигуры Пеписа и Ивлина олицетворяют жадность нового поколения к экспериментальной науке, к знанию, к исследованию мира и природы. Эти счастливцы уже сбросили цепи схоластики, но не познали ещё уз настоящей науки. А уже наступало время — и о нём возвестили и новое буржуазное общество, и новая протестантская религия, и новые страны, и новые корабли, и новые машины в мануфактурах — когда одного лишь отрицания Аристотеля, энтузиазма и любопытства было недостаточно, чтобы познать истинное строение природы. Чтобы на обломках науки средневековья построить науку нового времени, нужны были не только новые факты, не только новые гипотезы и даже не только новый метод. Всё это уже было, теперь стал необходимым их синтез. Кто-то позже назовёт это ньютоновской революцией.

…И вот — явился Ньютон…

Другая цепь следствий, которая зацепилась за маленькие радужные каёмочки, привела к гораздо более серьёзному результату. Недаром Ньютон в одном из писем в Королевское общество о телескопе делает замечательную приписку:

Ньютон — Ольденбургу , Кембридж

18 января 1672 года

«…Я хотел бы, чтобы в Вашем следующем письме Вы известили меня о том, сколько времени будут ещё продолжаться еженедельные заседания общества, поскольку… я хотел бы, чтобы было заслушано и обсуждено моё сообщение о некотором философском открытии, которое навеяло мне мысль сделать указанный телескоп; я не сомневаюсь, что оно будет воспринято с гораздо большим удовлетворением, чем сообщение об инструменте, поскольку, по моему суждению, это необычайнейшее, если не самое значительное открытие, которое до сих пор было сделано в отношении действий природы.»

Беспокойство, которым пронизано письмо Ньютона, понятно — уже давно прошли слухи, что Королевское общество, прежде собиравшееся всенепременно каждую неделю, стало теперь отходить от этого славного обычая; по многу недель — и зимой, и весной, и ранним летом, как гласят протоколы, «заседаний не было ввиду недостатка собравшихся». О лете и говорить не приходится — с конца июня до середины октября на заседания вообще никто не ходил. Интерес Ньютона к дням следующих встреч легко объясним — он, видимо, спешил.

Как ясно из письма, Ньютон чужд ложной скромности. Он прекрасно понимает существенность своего открытия — этих маленьких радужных каёмочек, которые многие видели, но которым никто не придал значения.

Когда он понял это? Видимо, в разгар чумы, в 1666 году. В тот год он изготовил длинную полоску чёрной бумаги, закрасил одну половину её ярко-красным цветом, другую — ярко-синим, а затем обмотал её несколько раз тонкой нитью очень чёрного шёлка так, что нити на фоне цветных полос казались пересекающими их резкими чёрными линиями.

Затем, ярко осветив бумагу свечой, он с помощью собирательной линзы получил в её фокусе на очень белой бумаге резкое изображение чёрных нитей, пересекающих красную полосу. В это время чёрные линии синей полосы были совершенно не в фокусе, размыты. Если, наоборот, он наводил фокус на чёрные линии синей полосы, ему приходилось для этого пододвигать белую бумагу примерно на дюйм с половиной ближе к линзе. Вывод напрашивался сам собой. Фокусные расстояния линзы для разных цветов различны, а это, по-видимому, делает в принципе невозможным постройку мощного телескопа обычной конструкции с резким изображением. Другой вывод тоже был ясным, тоже напрашивался. Лучи от синей полоски больше преломляются, чем лучи от красной полоски, — это установлено.

Но откуда берутся синий и красный цвета в цветовом пятне, образующемся после преломления солнечного белого цвета призмой? Не состоит ли солнечный свет из смеси различных цветов?

Размышляя об этом, Ньютон перешёл к своим знаменитым опытам с призмой, купленной по случаю на Стурбриджской ярмарке ещё в 1664 году.

Впоследствии, в своём сообщении в Королевском обществе ив «Оптике», вышедшей через тридцать с лишним лет, Ньютон подробнейшим образом рассказывал о своих знаменитых экспериментах. Учитывая уникальность этого описания, знаменующего новый образ и новое понимание науки, приведём его полностью:

«В начале 1666 года, то есть тогда, когда я был занят шлифовкой оптических стёкол несферической формы, я достал треугольную стеклянную призму и решил испытать с её помощью прославленное явление цветов. С этой целью я затемнил свою комнату и проделал в ставнях небольшое отверстие с тем, чтобы через него мог проходить тонкий луч солнечного света. Я поместил призму у места входа света так, чтобы он мог преломляться к противоположной стене. Сначала вид ярких и живых красок, получавшихся при этом, приятно развлёк меня. Но через некоторое время, заставив себя присмотреться к ним более внимательно, я был удивлён их продолговатой формой; в соответствии с известными законами преломления я ожидал бы увидеть их круглыми. По бокам цвета ограничивались прямыми линиями, а на концах затухание света было настолько постепенным, что было трудно точно определить, какова же их форма; она казалась даже полукруглой.

Сравнивая длину этого цветного спектра с его шириной, я выявил, что она примерно в пять раз больше. Диспропорция была столь необычна, что возбудила во мне более чем обычное любопытство, стремление выяснить, что же может быть её причиной. Вряд ли различная толщина стекла или граница света с темнотою могли вызывать подобный световой эффект. И я решил вначале всё же изучить именно эти обстоятельства и попробовал, что произойдёт, если пропускать свет через стёкла различной толщины, или через отверстия различных размеров, или при установлении призмы вне помещения, так, чтобы свет мог преломляться перед тем, как он сужается отверстием. Но я выяснил, что ни одно из этих обстоятельств не является существенным. Картина цветов во всех случаях была той же самой.

Тогда я подумал: не могут ли быть причиной расширения цветов какие-либо несовершенства стекла или другие непредвиденные случайности? Чтобы проверить это, я взял другую призму, подобную первой, и разместил её так, что свет, следуя через обе призмы, мог преломляться противоположными путями, причём вторая призма возвращала свет к тому направлению, от которого первая отклоняла его. И таким образом, думал я, обычные эффекты первой призмы будут разрушены другой, а необычные усилятся за счёт многократности преломлений. Оказалось, однако, что луч, рассеиваемый первой призмой в продолговатую форму, второй призмой приводился в круглую настолько чётко, как если бы он вообще ни через что не проходил. Таким образом, какова бы ни была причина удлинения, оно не является следствием случайных неправильностей.