В 1679 году Ньютон снова вернулся к проблеме кругового движения. Толчком для него, по-видимому, послужила переписка с Р. Гуком, который предложил Ньютону возобновить свои связи с Королевским Обществом, прерванные в 1672 году.
Р. Гук в свое время испортил Ньютону много крови своими претензиями на приоритет в оптических открытиях, впоследствии он вновь вступит в приоритетный спор, касающийся закона F = const/R2 для силы притяжения. Этот разносторонний и чрезвычайно талантливый человек имел скверный характер. В науке его имя связано с «законом Гука», кроме того он сделал много важных изобретений в физике и технике, но еще больше ему принадлежит идей и высказываний, которые он бросал недоработанными на половине дороги. После того, как систематичный и осторожный Ньютон решался, наконец, на публикацию законченных и глубоко продуманных работ, появлялся Гук с требованиями упоминания своей фамилии, поскольку в свое время он говорил нечто подобное. Вообще говоря, это обычная ситуация, но в случае приоритетных споров Ньютона и Гука она доведена до крайности из-за резкой противоположности характеров. В конце жизни имя Гука вызывало у Ньютона исключительное раздражение. В результате он устранил всякие ссылки на Гука как в «Началах», так и в «Оптике», хотя, по крайней мере в одном случае, это было совершенно несправедливо.
В письме, написанном в 1679 году, Р. Гук изложил Ньютону свои представления о круговом движении. Он рассматривал мысленный опыт с бросанием камня по касательной к поверхности Земли. Прямолинейное движение по инерции в результате действия центральной силы тяжести превращается в движение криволинейное, и камень в конечном счете падает на Землю. Но в предельном случае, с возрастанием начальной скорости, Гук получал движение по замкнутой орбите (камень как бы становился спутником Земли). Гук не мог извлечь из этого мысленного эксперимента ничего количественного, так как не владел аппаратом, но Ньютон, приняв его картину и отказавшись от представления о круговом движении как результате равновесия противоположных сил (силы притяжения и внутренней центробежной силы), смог вернуться при описании такого движения к концепции внешней силы в сочетании с принципом инерции. Ему потребовалось около пяти лет, чтобы преодолеть оставшиеся препятствия, и в конце 1684 года он уже был подготовлен к работе над «Принципами», которые превратили универсальную гравитацию из простой идеи в демонстрируемый и неизбежный вывод и которые заложили основы науки Механики в том виде, как мы воспринимаем ее сейчас. Последующая история отмечена многими выдающимися достижениями, но они касаются уже развития и усовершенствования математических методов, возникавших в процессе решения конкретных задач.
Фактически в 1679 году Ньютон вернулся к своим взглядам середины 60-х годов, изложенным в первых работах по механике столкновений. Рассуждая в терминах внешней силы, действующей на тело со стороны силового центра, Ньютон использовал технику бесконечно малых, рассматривая тяжесть как ряд последовательных импульсов, вызывающих дискретные изменения направления движения. В результате круговое движение естественно вписалось в общую картину механики столкновений. Вслед за этим Ньютон вывел, что закон силы F = const/R2 приводит к эллиптической орбите. Когда в 1684 году его посетил Галлей и обратился с вопросом, касающимся связи закона F = const/R2 с фактом эллиптичности планетарных орбит, Ньютон был готов сразу представить соответствующее доказательство. Галлей вполне осознал важность этого результата, кроме того на него произвела сильное впечатление мощь использованных Ньютоном методов. По-видимому, реакция Галлея и его настоятельные просьбы все изложить в систематическом виде повлияли на Ньютона, но к тому моменту он и сам прекрасно понимал на что может претендовать. В это время Ньютон, по-видимому, уже справился с задачей о притяжении двух шаров конечного радиуса, или, во всяком случае, понимал характер решения; кроме того, тогда же появились уточненные данные о радиусе Земли, так что универсальность силы притяжения в применении к Луне и к телам непосредственно у поверхности Земли могла быть им количественно проверена. Отсюда следовал естественный шаг к универсальному Закону Всемирного Тяготения. Осознание всех этих проблем вызвало творческий импульс, о котором уже говорилось.
И вот появилась книга, в которой нет ни слова об эфире. И хотя в философском плане отношение ее автора к этой проблеме, как мы пытались показать, было достаточно сложным, но именно отказ от рассмотрения эфирных механизмов в конструктивном плане явился необходимым условием, открывшим возможность точного описания явлений. В книге есть концепция Абсолютного Пространства и Абсолютного Времени и связанное с ними представление об абсолютном движении. Но это выглядит как нагрузка, которая не несет операционных функций. Возникает впечатление, что в изложении этих вопросов (которое, кстати, занимает ничтожную часть объема в огромном сочинении) автор проявляет слабость, изменяя своему кредо: гипотез не измышлять.
Отличие Ньютона от большинства современников и основной массы последователей в более глубоком ощущении сложности мира и понимании места физики в общей картине Природы. Он смог ограничить круг явлений, на точное описание которых в данный момент можно претендовать. После этого он игнорировал проблемы, которые, с другой точки зрения, должны рассматриваться как непреодолимые препятствия. Когда еще нет теории, найти, где лежит такая граница, — это задача для гения. Здесь нет и не может быть рецептов. Но неоспоримо, что в процессе поисков человек строит гипотезы, совершает колебания и проходит через разные стадии понимания. Также неоспоримо, что природа в равной мере наказывает как чрезмерную скромность, так и чрезмерное самомнение.
Рассуждая о путях познания П. Лаплас говорил: «Сгорая нетерпением узнать причины явлений, ученый, одаренный живым воображением, часто предвидит то, чего нельзя вывести из запаса существующих наблюдений. Без сомнений, самый верный путь — от явлений восходить к их причинам. Однако, история науки убеждает нас, что люди, открывшие законы природы, не всегда шли этим долгим и трудным путем. Они вверялись своему воображению. Но как много заблуждений открывает нам этот опасный путь! Воображение рисует нам причину, которой противоречат факты, мы перетолковываем последние, подгоняя их к нашей гипотезе, мы искажаем таким образом природу в угоду нашему воображению. Время неумолимо разрушает такую работу и вечным остается то, что не противоречит наблюдению. Успехи в науке создаются только теми истинными философами, у которых мы находим счастливое соединение могучего воображения с большой строгостью мышления и тщательностью в опытах и наблюдениях; душу такого философа волнует попеременно то страстное желание угадать причины явлений, то страх ошибиться именно вследствие такого желания». Не сомневаюсь, что образ Ньютона был перед Лапласом, когда он писал эти строки.
Глава 3
Восемнадцатый и начало девятнадцатого века. Г. X. Эрстед, Т. Юнг, О. Френель, А. М. Ампер
Трезвым будь, умей не верить,
В этом всей науки смысл.
Эпихарм
После смерти Ньютона физику XVIII века можно было бы назвать французской. В оптике до Френеля заметного развития не наблюдалось, но в механике, которая скоро превратилась в объект исследования выдающихся математиков, прогресс был колоссальным. Бели в политической сфере Франция в этом веке продемонстрировала, как устраивать революции, то в науке она шла по строго консервативному пути. Было много блестящих работ, но принципиальных сдвигов в физическом мировоззрении не произошло.
Математическая конструкция здания механики была усовершенствована в книге Ж.Л. Лагранжа (1736-1813) «Аналитическая механика», появившейся в 1788 году. В ней уже нет ни одной геометрической иллюстрации — только дифференциальные уравнения и алгебраические методы. Описание Вселенной на базе закона всеобщего тяготения в основных чертах приобрело законченность в труде П.С. Лапласа (1749-1827) «Изложение системы мира» (1796) и последующих томах «Небесной механики». Эти замечательные книги являются высоким примером достижений строгого и организованного мышления в традициях консервативной науки. Любопытно, что сочинение Лагранжа вышло за год до взятия Бастилии, а публикация работ Лапласа начата в 1793 году, то есть в разгар якобинской диктатуры, когда не простаивало простое, как правда, механическое изобретение доктора Гильотена.
В августе 1793 года Конвент постановил закрыть Французскую Академию — практическая польза от нее была невелика, а многие ее члены «утратили гражданскую добродетель». Такие люди, как Лаплас, в самом деле отличались «недостаточностью республиканских добродетелей и слишком слабой ненавистью к тиранам». В течение короткого периода наука и политика вошли в тесное пересечение. Но углубляющаяся революция, начав с катастрофических перегибов, вплоть до казни людей, составляющих славу французской нации, в конечном счете вызвала общественные движения, которые привели к возрождению интереса к знаниям, к созданию замечательных учреждений, способствовавших бурному развитию наук и неожиданным открытиям начала XIX века. Среди таких учреждений были Нормальная, потом Политехническая школы (1794), а также Национальный Институт (1795), который заменил упраздненную Академию и должен был, среди прочего, «собирать открытия, совершенствовать науки и художества». Любопытно, что Наполеон во время Египетского похода подписывал свои прокламации так: «Бонапарт, главнокомандующий, член Института», считая, по свидетельству историка Тэна, что подобное сочетание титулов «... будет понятно последнему барабанщику».
