Владимир Кирсанов - Научная революция XVII века

В том же 1673 году выходит в свет главная книга Гюйгенса «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium»), в которой он свел воедино результаты своих многолетних исследований проблемы колебаний и вращательного движения. В ней впервые опубликовано соотношение между периодом и длиной маятника (сегодня оно записывается формулой T = 2πl√(l/g), дано доказательство таутохронности циклоидального маятника (которую он открыл еще в 1658 г.), а также развита теория центра качаний.

Проблема, которую предстояло решить Гюйгенсу, заключалась в описании колебаний физического тела аналогично тому, как это делается для простого (математического) маятника. Иначе говоря, задача сводилась к тому, чтобы найти характеристики простого маятника, колеблющегося изохронно с данным телом.

Гюйгенс нашел длину такого простого маятника, которая определяется расстоянием от точки подвеса до точки, находящейся на прямой, проходящей через центр тяжести тела и точку подвеса, и названной им «центром качаний». Формула, полученная Гюйгенсом для определения центра качаний, аналогична современной L = I/ml , где L — искомая длина, I — момент инерции, m — масса и l — расстояние от точки подвеса до центра тяжести. Гюйгенс получил также важную теорему об обратимости центра качаний, т. е. если центр качаний и точку подвеса поменять местами, то период колебаний не изменится.

В «Маятниковых часах» Гюйгенс приводит без доказательства зависимость центробежной силы (сам термин тоже принадлежит ему) от скорости и радиуса вращения: F ц.б.~ v 2/R. Эту зависимость он получил еще в 1659 г., но дал ее вывод, использующий закон падения Галилея и геометрические построения, позже, в рукописном трактате «О центробежной силе».

В 1681 г. Гюйгенсу приходится покинуть Париж — и, как оказалось, навсегда — главным образом из-за религиозных преследований, связанных с отменой нантского эдикта. Первый академик Франции отказывается от своего звания и возвращается на родину. Вернувшись в Гаагу, в дом своего отца, он вновь начинает заниматься астрономией и оптикой, пытается построить планетарий.

В 1690 г. появляется «Трактат о свете», который составил Гюйгенсу славу основателя волновой теории света. Согласно его представлениям, свет есть результат прохождения через упругий эфир ударных волн с чрезвычайно большой скоростью. Такой эфир состоит из весьма малых упругих частиц, плотно примыкающих друг к другу. Переноса материи при прохождении света через эфир не происходит, речь идет о передаче импульса, или «тенденции к движению». Каждая частица, получившая импульс, передает его соседним частицам, которые, в свою очередь, становятся источниками импульсов света. В результате каждая частица будет порождать сферическую волну. Волны, исходящие от отдельных частиц, слишком слабы, но когда бесконечное число таких волн перекрывается, возникает свет, т. е. огибающая фронтов волн всех частиц. Это и есть знаменитый принцип Гюйгенса. С его помощью Гюйгенс объяснил явления отражения и преломления, связав показатель преломления со скоростью света в различных средах. Триумфом волновой теории было объяснение двойного лучепреломления в исландском шпате.

Говоря об астрономических занятиях Гюйгенса, отметим, что он — автор одной из первых популярных книг по астрономии. Его «Космотеорос», опубликованный посмертно в 1698 г., пользовался большим успехом у читателей и в 1717 г. по указанию Петра I был переведен на русский язык.

Гюйгенс играл важную роль в научной жизни Европы. Его труды получили широкую известность в Голландии, Франции, Англии, Германии и Италии, к его мнению прислушивались все выдающиеся ученые того времени. Гюйгенс был одним из первых, кто прочел и откликнулся на ньютоновы «Начала». Летом 1689 г. он встретился с Ньютоном. Оба они выступили на заседании Королевского общества. «Гюйгенс, установивший закон двойного преломления, излагал свою неверную теорию тяготения, а Ньютон, открывший закон тяготения, докладывал о своих ошибочных измерениях двойного преломления» [14, с. 163— 164].

Ньютон родился в год смерти Галилея [16] Ньютон родился 25 декабря 1642 г. по старому стилю. Но в Англии того времени не был принят григорианский календарь (который считался папской причудой), поэтому по новому стилю днем его рождения должно считаться 3 января 1643 г., хотя опять же для Англии это был все еще 1642 год, так как новый год начинался тогда с 1 марта. . Его творчество представляет собой кульминацию научной революции XVII в., а его жизнь обнимает целую эпоху, вмещающую множество событий, и в первую очередь английскую буржуазную революцию 1640— 1660 гг. Эпоха была до чрезвычайности бурной — рушились старые монархии, возникали новые государства, буржуазия шаг за шагом отвоевывала новые позиции в обществе и экономике; жизнь Ньютона, напротив, оставалась внешне предельно размеренной и безмятежной — он пережил шестерых королей, гражданскую войну, протекторат Кромвеля, реставрацию Стюартов, но все это мало отражалось на его судьбе. Он никогда не был женат, никогда не выезжал за пределы Англии, практически не имел учеников. Однако его творческая жизнь была ничуть не менее напряженной и была столь же богата событиями, как и его эпоха.

Последние годы правления Якова I прошли под знаком глубокого недовольства его политикой, в которой большинство видело постоянные уступки католицизму. Но дело не ограничивалось только религиозными симпатиями — они были показателями куда более существенных сил и интересов. Католицизм связывался с Испанией, а именно в борьбе с Испанией английская буржуазия видела свою первоочередную задачу. Английский историк-марксист А.Л. Мортон считает войну между Испанией и Англией первой фазой английской буржуазной революции и говорит, что «благодаря своей внешней политике Стюарты лишились того, что было главным источником могущества короны — союза с исторически наиболее прогрессивным классом своей страны» [1, с. 210].

Вступление на престол Карла I (1625—1649), «целомудренного, умеренного и серьезного», как будто внесло перемены. Вполне следуя абсолютистским устремлениям своего отца, Карл тем не менее пытается завоевать репутацию защитника протестантства, для чего вначале стремится организовать антикатолический союз в континентальной Европе, а затем, когда эта попытка не удается, посылает военную помощь гугенотам Ла Рошели. Военные приготовления требовали значительных средств, и Карл был вынужден создать распущенный Яковом парламент. Отметим при этом, что хотя при Карле и не наблюдается такого расточительства, которое было при Якове, все же траты двора оставались столь значительными, что приводили в изумление такого отнюдь не скупого человека, как Рубенс. Карл гордился своим безупречным вкусом, коллекционировал картины и покровительствовал Рубенсу и Ван Дейку.