Марина Рабинович - Неоткрытые открытия, или Кто это придумал?

Универсальность этого закона, его глубина и мощь настолько поражали разум, что даже у самого сэра Исаака он дал сбой в сторону тщеславия. Ньютон, поначалу всецело признававший соавторство, а зачастую и единоличное авторство Гука, с некоторых пор вдруг повсюду стал утверждать, что сделал это открытие раньше и независимо от Гука (тут-то и пригодилась легенда о яблоке, приведшем Ньютона в состояние прозрения). Возможно, подобное поведение Ньютона было вызвано появлением многочисленных памфлетов, в которых его в открытую называли плагиатором. Эти слова еще больше раздули конфликт, однако Королевское общество встало на сторону Ньютона, и в итоге был признан его приоритет. Выпады Гука проигнорировали – зачем, мол, слушать заведомого склочника.

А между тем тщательнейший анализ архивов Ньютона ни к чему не привел: каких-то документов, записок, расчетов, писем, подтверждающих его претензии на единоличное авторство великого закона, найдено так и не было. Более того, обнаружены письма, прямо свидетельствующие об обратном, – в них сэр Исаак признается, что действительно думал о тяготении, но сходу эта задачка ему не далась, и он ее забросил. А вернулся к ней лишь после того самого письма Роберта Гука.

Получается, Ньютон действительно присвоил чужое открытие? На самом деле – не совсем: без той части расчетов, которую выполнил Ньютон, зависимость тяготения от массы тел нельзя было считать полностью доказанной. Другими словами, без работы сэра Исаака закон можно было рассматривать лишь как частный случай (к тому же идеальный, то есть не существующий в действительности), а не как общую закономерность. Логичным выходом из ситуации было бы признание того, что закон сформулировали два великих ученых (и, соответственно, называть его следовало бы законом всемирного тяготения Гука – Ньютона). Однако, к сожалению, этого до сих пор так и не произошло.

Один из выводов по результатам своего исследования научной деятельности Исаака Ньютона академик С. И. Вавилов сформулировал так: «Написать “Начала натуральной философии” в ХVII веке никто, кроме Ньютона, не мог, но нельзя оспаривать, что программа, план “Начал” был впервые набросан Гуком».

Случившееся в истории о Роберте Гуке, Исааке Ньютоне и их претензиях на открытие закона всемирного тяготения можно назвать побочным эффектом феномена множественных открытий. Роберт Гук, блестящий ученый, невероятный гений, так и не получил заслуженных лавров основоположника современной физики. И хотя его имя не исчезло со страниц учебников совсем – о Гуке вспоминают всегда, когда говорят об открытии постоянства температуры таяния льда и кипения воды или о волнообразном распространении света и интерференции, – все же о том, что именно он первым догадался связать силу тяготения с массой тела, предпочитают не упоминать.

В 1905 году в немецком научном журнале «Аннален дер физик» появилась небольшая статья объемом всего 30 печатных страниц «К электродинамике движущихся тел». Ее написал 26-летний Альберт Эйнштейн. В этом небольшом объеме была почти полностью изложена специальная теория относительности, вскоре сделавшая знаменитым молодого эксперта патентного бюро. В этом же году в том же журнале появилась статья «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?», дополняющая первую.

Специальная теория относительности выросла из решения электродинамической проблемы движущихся тел, над которой начиная с середины XIX века работали многие физики. Они пытались доказать существование эфира – среды, в которой распространялись электромагнитные волны. Предполагалось, что эфир проникает через все тела, но в их движении участия не принимает. Строились различные модели светоносного эфира, выдвигались гипотезы относительно его свойств. Казалось, что неподвижный эфир может служить той абсолютно покоящейся системой отсчета, относительно которой рассматриваются «истинные» движения тел.

Согласно воззрениям Ньютона и его современников, во Вселенной существуют «нормальные часы», которые отсчитывают ход «абсолютного времени». Кроме того, существует «абсолютное движение», то есть перемещение тела из одного абсолютного места в другое абсолютное место. В течение двухсот лет эти принципы считались верными и незыблемыми. Ни один физик не подвергал их сомнению.

Первым, кто начал открыто их критиковать, был Эрнст Мах. Он начал научную карьеру на кафедре экспериментальной физики, имел в Австрии свою лабораторию. Мах проводил эксперименты со звуковыми волнами, изучал явление инерции. Он пытался опровергнуть понятия «абсолютное пространство», «абсолютное движение», «абсолютное время». Эйнштейн был знаком с работами Маха, и это знакомство сыграло не последнюю роль в его работе над теорией относительности.

В экспериментальной физике ньютоновские догмы также были поставлены под сомнение. Земля движется по своей орбите вокруг Солнца. В свою очередь, Солнечная система перемещается в мировом пространстве. Следовательно, если световой эфир покоится в «абсолютном пространстве», а небесные тела проходят через него, то их движение по отношению к эфиру должно вызывать заметный «эфирный ветер», который можно было бы обнаружить с помощью чувствительных оптических приборов.

Опыт по обнаружению «эфирного ветра» в 1881 году поставил американец Альберт Майкельсон. Он опирался на идею, высказанную Максвеллом двенадцатью годами ранее. Майкельсон рассуждал так: если земной шар движется сквозь абсолютно неподвижный эфир, то луч света, пущенный с поверхности Земли, при определенных условиях будет отнесен назад «эфирным ветром», который дует навстречу движению Земли. «Эфирный ветер» должен возникать только благодаря перемещению Земли относительно эфира.

Первая экспериментальная установка была построена и испытана Майкельсоном в Берлине, все приборы были смонтированы на каменной плите и могли поворачиваться как одно целое. Затем опыты были перенесены в Америку и выполнялись при участии близкого друга и сотрудника Майкельсона Эдуарда Морли. Ученые создали зеркальный интерферометр, который мог зарегистрировать даже самый слабый «эфирный ветер». Результаты всех опытов, проведенных и в 1881 и в 1887 годах, оказались отрицательными – никакой «эфирный ветер», даже самый слабый, зарегистрирован не был. Опыт Майкельсона и на сегодняшний день можно считать одним из самых выдающихся в истории физики. Сам Эйнштейн писал, что этот опыт имел огромное значение для рождения теории относительности.

Но не все физики были согласны с тем, что эфира не существует и что ньютоновы принципы должны быть отброшены навсегда. Голландский физик Хендрик Лоренц в 1895 в попытке «спасти» эфир высказал предположение, что быстро движущиеся тела испытывают сокращение. Еще до Лоренца, в 1891 году, ирландский физик Джордж Фицджеральд сделал подобное предположение, о чем Лоренц не знал. Лоренц и Фицджеральд писали, что все предметы «под давлением» эфира сплющиваются, укорачиваются. Укорачивается и плита, на которой расположены все приборы, и сами приборы. Укорачивается и земной шар, и люди, находящиеся на его поверхности, причем величина всех этих укорочений и сплющиваний есть характеристика, описывающая уравновешивающее действие «эфирного ветра». Ученые также вводили поправку на время распространения «эфирного ветра».