По выходе «Начал» слава Ньютона стала общепризнанной, а авторитет непререкаем. Его труд фактически подвел итог всей науке о простейших формах движения материи за тысячу лет. Противоречивые и путаные гипотезы он заменил строгим и ясным математическим доказательством, давая схему для решения любых задач, будь то астрономия или прикладная механика. Его закон всемирного тяготения обосновал коперниковскую схему строения солнечной системы и позволил вычислять полную орбиту любого тела, обращающегося вокруг Солнца, даже в том случае, когда наблюдатель мог видеть лишь часть точек, отмечающих местонахождение небесного тела. Так Галлей вычислил вытянутую орбиту кометы и период ее обращения вокруг Солнца, пользуясь законами Ньютона. И словно для того чтобы подтвердить славу ученого, небесное тело появилось снова в предсказанный срок через шестнадцать лет после смерти самого Галлея.
Для своего труда Ньютон сохранил классическое название Декарта: «Начала философии», скромно сузив его до «Математических начал…». Однако в самой работе он подверг суровой критике господствовавшую в его время расплывчатую картезианскую «философию гипотез». Ньютон не раз говорил о своем желании построить физику по образу и подобию геометрии. То есть на основе точно сформулированных и не нуждающихся в доказательстве аксиом-принципов вывести математическим путем все необходимые теоремы и леммы. О том, что в самих принципах кроются элементы гипотез, сэр Исаак умалчивал.
Этот могучий метод построения теории куда более несокрушимый, нежели метод построения теории на гипотезах. Гипотезы рождаются и умирают, заменяются новыми. Принципы же могут лишь дополняться и совершенствоваться.
Эти идеи, подхваченные ньютонианцами, едва не возвели творца закона всемирного притяжения в аристотелевский ранг, породив стремление к аксиоматичности. Мы еще встретимся с такой тенденцией и в космологии.
С самого момента выхода «Начал» между сторонниками нового метода и картезианцами возникли ожесточенные споры. Вот что писал об этой битве идей Вольтер, немало сделавший в области популяризации идей Ньютона на континенте.
«Если француз приедет в Лондон, он найдет здесь большое различие в философии, а также во многих других вопросах. В Париже он оставил мир полный вещества, здесь он находит его пустым. В Париже Вселенная заполнена эфирными вихрями, тогда как тут, в том же пространстве, действуют невидимые силы. У картезианцев все достигается давлением, что, по правде говоря, не вполне ясно, у ньютонианцев все достигается притяжением, что, однако, не намного яснее».
Ньютон применил свой закон к мириадам звезд, совершающих свой ежесуточный круговорот на ночном небе. И родилось требование равномерного распределения звезд в пространстве. Любое местное скопление в соответствии с законом притяжения оказывалось бы неустойчивым. Силы притяжения обязаны собрать звезды такого скопления в одну кучу… Затем условие равномерного распределения звезд требует и их бесконечного количества. Представим себе на минутку, что число звезд ограничено. Тогда внешние, самые дальние звезды будут испытывать силу притяжения только со стороны небесных тел, расположенных внутри скопления. А это значит, что уже не какие-то местные группировки, а все звезды вселенной должны собраться воедино… Допущение же бесконечного количества звезд требовало и бесконечного пространства, вмещающего их.
Как же представлял себе устройство мира Ньютон? Об этом пишет он в своих «Началах», заключая раздел «Определения» «Поучением», ставшим с тех пор едва ли не одним из самых знаменитых разделов книги. Начинает он с понятий о пространстве и времени.
«I. Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью. Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год.
II. Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным».
Сложная концепция, породившая в будущем немало споров. С одной стороны, это материализм — Ньютон полностью признает объективное существование пространства и времени. С другой — абсолютный характер обеих категорий, не связанный с реальными явлениями и материей, отдает дань метафизике.
Третья книга «Начал» посвящена изложению учения о системе мира. Она подводит последнюю черту под новым мировоззрением, установленным Коперником. Ньютон облекает свои доказательства и утверждения в строгую математическую форму, доступную лишь немногим истинным ученым, чтобы избежать пересудов тех, «кто, недостаточно поняв начальные положения… и не отбросив привычных им в продолжение многих лет предрассудков, не вовлек бы дело в пререкания».
Однако в предпосланных изложению девяти гипотезах Ньютон четко ставит точки над «и».
«…ГИПОТЕЗА IV. Центр системы мира находится в покое, это признается всеми, между тем как одни полагают, что Солнце находится в центре, другие — что Земля.
…ГИПОТЕЗА VI. Пять главных планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн — охватывают своими орбитами Солнце».
Так родилась вселенная Ньютона — бесконечная в пространстве, равномерно заполненная материей и… бесконечная во времени. Правда, во времени, лишь направленном в будущее, а не в прошлое. В прошлом существовал бог-творец. Если продолжить космологический принцип в прошлое, господь останется безработным. Это Ньютона не устраивало. И так ему немало досталось и от Лейбница, и от всей верноподданной своему кумиру немецкой партии за то, что его бог, как и бог Декарта, лишь творец, не вмешивающийся в работу мировой машины.
Ньютон был глубоко религиозным человеком. Своим званием ученого богослова он гордился больше, чем титулом блестящего математика и философа, считая своими главными трудами довольно многочисленные богословские трактаты. Трактаты, которые сегодня если и имеют ценность, то лишь историческую. Впрочем, такое заблуждение об истинности своего призвания довольно распространенное явление в истории.
Победе строгого метода Ньютона над картезианским вольнодумством немало способствовало то обстоятельство, что подъем свободомыслия, порожденный Возрождением, ко времени жизни Ньютона иссяк. Развивающемуся капитализму больше всего нужны были компромиссы: буржуазии с дворянством, республики с монархией, науки с религией… Богословские ортодоксы пошли на уступки, допустив вселенную Ньютона. Но и наука должна была поступиться, позволив религии использовать научные результаты для подтверждения сущности бога. Ретивые последователи великого англичанина поспешили воспользоваться утверждениями и авторитетом автора «Начал».
Пространство и время бесконечны? Хорошо, значит, они не связаны с материей, они «надматериальны» — читай «божественны».
Эфир и вихри Декарта — ложь? Еще лучше! Значит, силы, движущие материю, передаются через пустоту без всякого материального носителя. А это могло означать только промысел божий… И так далее.
Вряд ли можно винить Ньютона в реакционных выводах ньютонианцев. Его натуральная философия поддерживала не только реакционные бредни, но и свободомыслие Вольтера, и атеизм французских материалистов. Фарадей знал наизусть знаменитое письмо Ньютона к епископу Бентли и частенько его цитировал. В этом письме ученый точно отвечает богослову, что не склонен приписывать действие сил притяжения на расстоянии проявлению божественного участия. «…Тяготение должно причиняться некоторым деятелем, действующим согласно определенным законам. Какой это деятель — материальный или нематериальный, — я предоставил размышлению читателя».
О том же говорит он и в «Общем поучении», которым заканчивается третья книга «Начал»: «…до сих пор я изъяснял небесные явления и приливы наших морей на основании силы тяготения, но я не указывал причины самого тяготения… Причину… я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю».
Ломоносов прямо заявил: «Невтон притягательных сил не признавал при жизни и сделался их рачителем после смерти усилиями учеников».
А «ученики» вовсю приспосабливали «Принципы» к прославлению бога. И не только ученики.
О ты, пространством бесконечный,
Живой в движеньи вещества,
Теченьем времени предвечный,
Без лиц, в трех лицах божества,—
писал Державин в своей оде «Бог». А дабы у читателя не оставалось сомнений в философском смысле написанного, поэт снабжает оду примечанием: «Автор, кроме богословского православной нашей веры понятия, разумел тут три лица метафизические, то есть бесконечное пространство, беспрерывную жизнь в движении вещества и нескончаемое течение времени, кои бог в себе совмещает».
Ну как не признать блистательности этого изложения «совершенного космологического принципа» XVIII столетия!
Таким образом, ньютоновские принципы питали самые различные точки зрения. Но для нас важно одно: с помощью Ньютона утвердилось понятие вечной и бесконечной вселенной, подчиненной законам плоского эвклидова пространства с его тремя измерениями. Таковой стала картина мира в конце первого периода нового естествознания, который, по словам Энгельса, «заканчивается в области неорганического мира Ньютоном».
Часть вторая
Успехи и сомнения
Глава четвертая
в которой автор, продолжая ломиться в открытые двери, доказывает бесконечность вселенной. Однако проницательный читатель, которому это и так давно ясно, знакомится на проторенной дороге доказательств с интересными людьми и потому не остается внакладе
В XVIII веке интерес к науке вырвался из границ стран, пытавшихся монополизировать эту форму общественного сознания, и покатился, покатился по всему белому свету. Скоро уже ни один королевский, ни один императорский, царский или, на худой конец, курфюрстовский двор и думать не мог о престиже, не имея собственной Академии наук. Тем более что стоило это не так дорого.
Оплачивали академиков скудно и нерегулярно. Больше получал тот, кто фокусами да торжественными одами умел привлечь к себе внимание монархов. Пословица «кто платит, тот заказывает и музыку» двести лет назад уже была верна. И все-таки это был колоссальный шаг вперед; нет, не шаг, тройной прыжок… Особенно бурно стала развиваться наука в новых, только что созданных академиях.
В 1701 году велением царя Петра I в Москве была создана Навигацкая школа — первое российское учебное заведение, в котором обучались будущие штурманы и геодезисты. Здесь же была построена и первая астрономическая обсерватория, в которой дворянские недоросли впервые услышали о гелиоцентрической системе Коперника и законах Ньютона.
Некогда, оценивая роль Ньютона в мировой науке, английский поэт Александр Поп написал знаменитое двустишие, которое переводилось бесчисленное количество раз и всегда по-разному. В оригинале оно выглядит так:
Nature and nature’s laws lay hid in night.
God said «Let Newton be!» And all was light.
По словам академика С. Вавилова, другой академик, геолог А. П. Павлов, перевел его на русский язык таким образом:
Природы строй, ее закон в предвечной тьме таился,
И бог сказал: «Явись, Ньютон!» И всюду свет разлился.
Эти строки еще всплывут в истории космологии, чтобы отметить успехи науки XX столетия. Но пока автор хочет напомнить читателям первый перифраз двустишия, сделанный Михаилом Васильевичем Ломоносовым, который характеризует как раз интересующее нас время.
Россия мглой была покрыта много лет.
Бог рек: «Да будет Петр!» И бысть в России свет!
Новые веяния, как обычно, встречались сначала со злобным шипением, а потом и с открытым сопротивлением реакционных кругов, цепляющихся за старое житие. Даже в 1719 году в Санкт-Петербурге издается еще книга, трактующая систему мира по Птолемею. Называлось это сочинение: «Земноводного круга краткое описание, через Ягана Гибнера собранное». В этом «кратком описании» есть довольно достопримечательные строки: «…понеже именно во священной библии написано, что Солнце течет вкруг, а Земля недвижима, того ради священному писанию больше в том верить надлежит, нежели человеческому мнению. Сей же аргумент особливо славный датский математик Тихо Браге хранил, чему и доныне все согласуются, которые священному писанию неохотно прекословят».
Против гелиоцентрического учения восставали не только попы, монахи да дьяконы с архимандритами. Немало людей просвещенных было глубоко убеждено в том, что правду о природе нечего открывать «подлому люду». Дескать, от оного лишь смущение в умах и душах незрелых происходит.
Мир в руках Ломоносова
В 1724 году учреждена была Петром I Санкт-Питербурхская де сьянс академия. Развитие науки четко стояло одним из пунктов в плане преобразования России. Правда, штатное расписание вновь созданного научного учреждения пришлось сначала заполнить приглашенными иностранцами. Однако, если учесть, что наряду с некоторым количеством прохвостов и очковтирателей в число первых профессоров академии были приглашены такие выдающиеся фигуры, как Л. Эйлер, Д. Бернулли, Г. Бильфингер, Ж. Делиль, приверженность «царя-плотника» к иностранным учителям можно простить.
В 1741 году вернулся из Германии в Петербург студент академии Михайло Ломоносов. Позади — годы учения, споры, в которых крепло мировоззрение первого русского академика.
Нелегко было пробиться Ломоносову сквозь плотную толпу иноземцев, заполнивших академию. Положение усугублялось еще тем, что к этому времени в Петербургской академии уже не осталось видных физиков. Знаменитые немцы по окончании контракта удалились в любезный фатерланд, не оставив после себя школы. Ломоносов оказался почти в одиночестве перед огромным количеством самых разнообразных физических и химических задач. Более того, он был первым русским академиком и в области астрономии, геологии, географии, истории, экономики и филологии, где также громоздились проблемы, которые необходимо было решить.
Требования времени плюс выдающаяся одаренность Михаила Васильевича Ломоносова сделали из него ученого-энциклопедиста, несмотря на то, что этот тип людей был уже весьма редким в XVIII веке. Приумножение богатств отечества, слава его и облегчение труда и жизни народа своего — вот стимулы, заставлявшие Ломоносова браться за решение самых разнообразных вопросов. Их выдвигало бурное экономическое и культурное развитие России, развитие самой науки…
Примерно с 1748 года налаживается переписка между Ломоносовым и Эйлером, прославленным математиком и президентом Берлинской академии. Эйлер дал высокую оценку трудам Ломоносова: «Все сии сочинения не токмо хороши, но и превосходны, ибо он изъясняет физические и химические материи, самые нужные и трудные, кои совсем неизвестны и невозможны были к истолкованию самым остроумным людям, с таким основательством, что я совсем уверен в точности его доказательств. При сем случае я должен отдать справедливость Ломоносову, что он одарован самым счастливым остроумием для объяснения явлений физических и химических».
Год спустя, словно подтверждая мнение Эйлера, в одном из писем к нему Ломоносов формулирует, по сути дела, всеобщий закон сохранения материи: «…все встречающиеся в природе изменения происходят так, что ежели к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого…» Мировая наука многим обязана выдающемуся ученому-энциклопедисту.
Примечательны взгляды Михаила Васильевича на развитие природы во времени. Согласно библии Земля и все, что на ней существует, сотворены богом в том виде, в каком пребывают и в настоящее время. Ломоносов же, наблюдая переменные звезды на небе, рассуждает, что ежели в глубинах вселенной происходят изменения, то можно ли столь ничтожную планету, как Земля, считать неизменной?..
Свою позицию по отношению к великому спору между Коперниковой и Птолемеевой системами Михаил Васильевич решает сразу, окончательно и бесповоротно, определив ее в своих не без яда написанных виршах:
Случились вместе два астронома в пиру
И спорили весьма между собой в жару.
Один твердил: Земля, вертясь, круг Солнца ходит;
Другой, что Солнце все с собой планеты водит.
Один Коперник был, другой был Птоломей.
Тут повар все решил усмешкою своей.
Хозяин спрашивал: ты звезд теченье знаешь?
Скажи, как ты о сем сомненьи рассуждаешь?
Он дал такой ответ: что в том Коперник прав,
Я правду докажу, на Солнце не бывав.
Кто видел простака из поваров такого,
Который бы вертел очаг вокруг жаркого?..
Именно деятельность Ломоносова и передовых ученых из числа академиков послужила тому, что уже в начале второй половины XVIII века учение Коперника было положено в основу преподавания не только во всех военных и гражданских учебных заведениях России, но и в духовных… Пожалуй, как ни в одной стране проснулся у нас интерес к астрономии. Целая плеяда отечественных выдающихся астрономов ознаменовала этот период. И трудно сказать, не труды ли первых русских астрономов, не их ли беспокойная, пытливая душа, переданные нам с вами, читатель, в наследство, подтолкнули в 1957 году первый советский спутник, в 1961-м — первого советского космонавта, в 1970-м — первый луноход и замечательную серию полетов советских автоматических космических станций к Венере, в 1971-м — первую орбитальную станцию «Салют»?..
Жаль, что успехи освоения космического пространства, строительство самых больших телескопов в мире не являются темой нашей книжки. Но наша задача — вселенная. Необъятная, вечная и бесконечная. Единственным светочем в ее мраке является пока закон всемирного тяготения, сформулированный Исааком Ньютоном.