Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки - Роберт Криз

Теперь Ньютон мог объяснить и цвет материальных тел: каждое из них отражает «одну разновидность света в большем количестве, чем другую». Он описывает свои собственные эксперименты в темной комнате, где он направлял свет разного цвета на различные объекты. В ходе этих экспериментов он обнаружил, что «таким способом любое тело может производить впечатление окрашенного в любой цвет». Но существуют ли какие-либо цвета в темноте и является ли свет свойством объектов? Нет! Цвет – свойство света, который их освещает.

Ньютон завершает свое письмо рядом идей относительно экспериментов, которые могли бы провести его коллеги, хотя сразу же предупреждает, что такие эксперименты, подобно experimentum crucis , «весьма капризны». Призма должна быть высокого качества, в противном случае свет, дошедший до второй призмы, будет недостаточно чистым; комната должна быть абсолютно темной, чтобы свет не смешался с цветами и все не испортил (это последнее требование делает воспроизведение experimentum crucis значительно более сложным предприятием, чем порой кажется, и, хотя он представляется ярким, наглядным и вполне доступным, его повторение на уроках в старших классах средней школы бывает довольно затруднительным).

Ньютон заключает:

...

«Этого, я полагаю, вполне достаточно для введения в подобные эксперименты любой их разновидности; и если кто-то из [членов] Королевского общества будет иметь любопытство провести таковые, я буду весьма рад и благодарен за любые сведения об их успешности: то есть если возникнет какое-то несоответствие или будут нарушены описанные соотношения, у меня будет возможность дать дальнейшие указания и советы по их поводу или же признать мои собственные ошибки, ежели таковые обнаружатся».

Ольденбург получил письмо Ньютона 8 февраля. Так случилось, что Ольденбург как раз готовился к заседанию Королевского общества, намеченному на вторую половину того же дня, и смог включить его в повестку дня. Перед тем как выслушать сообщение Ньютона, присутствующие прослушали письмо о возможных воздействиях Луны на показания барометра, затем еще одно о последствиях укуса тарантула. Письмо Ньютона произвело на слушателей сильнейшее впечатление. Ольденбург сообщал: «Чтение вашего послания относительно света и цветов было, пожалуй, единственным заслуживающим внимания. И могу вас заверить, сэр, что оно было встречено с исключительным интересом и завершилось небывалыми аплодисментами»55. Ольденбург также упоминает, что члены общества потребовали как можно скорее опубликовать сообщение в Philosophical Transactions, и оно появилось в следующем выпуске журнала в конце того же месяца.

* * *

Experimentum crucis Ньютона стал одним из красивейших экспериментов в истории науки, а письмо в Philosophical Transactions – классическим образцом научной статьи. Впрочем, этот опыт также породил и то, что наверняка можно охарактеризовать как первый пример «журнальной полемики». Эксперимент Ньютона, бросив вызов ортодоксальным взглядам того времени, в соответствии с которыми призмы «создавали» цвета, модифицируя «чистый» белый свет, поднял настоящую бурю как в самом Королевском обществе, так и за его пределами.

Роберт Гук, даже не попытавшись повторить experimentum crucis , примерно через неделю после прочтения письма Ньютона набросился на последнего с критикой «поспешных» и «ошибочных» гипотез, которые, как ему представлялось, Ньютон выдвинул без достаточных оснований. Ньютон не стал отмалчиваться и в последовавшей затем переписке продемонстрировал лучшие стороны своего полемического таланта. В ней он отточил свои аргументы, представив их в еще более ясной и лаконичной форме. Но, кроме того, письма Ньютона содержали чуть ли не самые саркастические в истории подобного жанра колкости в адрес научного оппонента.

Дело в том, что Гук был очень маленького роста, почти карлик, и к тому же горбат. В одном из писем, полном издевательской лести, Ньютон якобы воздает должное значению исследований Гука для своих собственных, добавляя: «И если мне удалось видеть дальше других, то только потому, что я стоял на плечах гигантов»56. Этот ныне знаменитый афоризм часто цитируют как проявление скромности и почтительности к великим предшественникам, на самом же деле слова Ньютона были весьма резким и даже грубым оскорблением в адрес Гука.

Убедить ученых за пределами Англии оказалось еще сложнее. Одним из них был пожилой профессор Иезуитского колледжа в Льеже по имени Фрэнсис Лайн (в письмах он использовал латинский вариант своей фамилии Линус, а также псевдоним Холл). Осенью 1674 года Линус, приближавшийся к своему восьмидесятилетнему юбилею, написал Ольденбургу, что в собственных экспериментах с призмами, проведенными за тридцать лет до того, он никогда не наблюдал удлиненную форму спектра в солнечные дни и потому объяснял увиденное Ньютоном последствием пасмурной погоды. Ньютон, считавший Линуса абсолютно некомпетентным, не счел нужным ему отвечать. Тем не менее Ольденбург попросил Гука устроить демонстрацию ньютоновского experimentum crucis на заседании Королевского общества в марте 1675 года. Однако погода выдалась совершенно неподходящая, и (в частности, приняв во внимание замечания Линуса) было сочтено нецелесообразным продолжать эксперимент в пасмурный день. Линус скончался осенью того же года, но его дело продолжил верный ученик Энтони Лукас, ставший преемником Линуса в колледже. Он выражал уверенность, что правильность подозрений его наставника будет подтверждена, если повторить эксперимент в солнечную погоду.

Гук вновь назначил демонстрацию эксперимента в Лондонском королевском обществе, на сей раз на 27 апреля 1676 года, и день оказался солнечным. Хотя сам Ньютон на демонстрации не присутствовал – он, как правило, избегал подобных публичных мероприятий, – она стала значимой вехой в истории зарождения современной науки, так как это был первый эксперимент, спланированный и проведенный научным обществом с целью получения окончательного ответа на научный вопрос, породивший ожесточенную дискуссию. В официальном докладе Королевского общества говорится:

...

«Эксперимент господина Ньютона, [результаты] которого оспаривались господином Линусом и его сторонниками в Льеже, был проведен перед [членами] Общества в соответствии с указаниями господина Ньютона; эксперимент убедительно продемонстрировал те результаты, о которых писал господин Ньютон; было признано необходимым, чтобы господин Ольденбург поставил в известность об упомянутом факте господ в Льеже, которые заверили нас, что если эксперимент будет проведен перед [членами] Общества и будет иметь те же результаты, что были заявлены господином Ньютоном, то они сочтут названные результаты истинными»57.

Однако льежские критики не сдавались. Энтони Лукас попытался сам повторить e xperimentum crucis и обнаружил красные лучи среди лиловых. Еще один иезуит нашел красные и желтые лучи среди фиолетовых. Ньютон перестал отвечать на подобные сообщения, заявив, что «такие [вопросы] должны решаться не обсуждением, а повторными попытками проведения экспериментов»58. Он уже до этого дал определенные рекомендации относительно возможных сбоев при проведении опыта. Подобно любому сложному процессу, эксперимент может быть неверно организован, но, если все будет сделано правильно, сам эксперимент покажет, какие погрешности имели место в ходе неудачно закончившихся попыток. Эксперимент предоставит вам собственные критерии успешности.

* * *

Ньютонов experimentum crucis дал миру много всего сразу: определенную важную информацию, набор инструментов и методов и даже в некотором смысле нравственный урок. И красота его есть результат всего перечисленного. Эксперимент Ньютона с удивительной простотой и изобретательностью открыл очередной закон природы. Кому до Ньютона приходило в голову после использования призмы для расщепления светового луча на радугу цветов пропустить часть ее сквозь другую призму? При такой конфигурации больше не было нужды ни в каких дальнейших манипуляциях, чтобы доказать коллегам ученого, что чистый «белый» свет состоит из лучей различного цвета с различной степенью преломления.

Эксперимент позволил понять много удивительных явлений, связанных со светом, снабдил нас методикой выделения света различного цвета и технологией изготовления более качественных телескопов. Ньютоново открытие было подобно взрыву, отголоски которого разошлись во множестве самых разных направлений.