Подготовительный период эпохи Ньютона

Нам предстоит теперь рассмотреть последний и самый блестящий период прогресса астрономии, великое завершение истории древнейшей и плодотворнейшей области человеческого знания, те события, которые возвысили эту науку до неоспоримого превосходства над другими науками, первый великий пример, где огромная и запутанная масса явлений была несомненно объяснена единственной совершенно простой причиной, одним словом, первый пример образования настоящей Индуктивной Науки.

Как во всех других значительных успехах реальной науки, так и в этом, полному открытию новых истин одним гениальным умом предшествовали умственные движения, указания, изыскания и попытки со стороны других умов, словом предшествовали признаки, которые показывали, что умы людей получили движение по тому пути, на котором лежала истина, и уже начали открывать ее сущность. В настоящем очень важном и интересном случае особенно необходимо познакомиться с этими приготовлениями к эпохе полного открытия истины.

Френсис Бэкон

Что Астрономия должна сделаться Физической Наукой, что движения небесных тел должны быть объясняемы известными причинами и сводимы к определенным законам, это считали настоятельной и неизбежной необходимостью все деятельные и философские умы того времени, о котором мы теперь говорим. Мы уже видели, как подобное убеждение действовало на Кеплера и побуждало его продолжать ряд трудных исследований, которые привели его наконец к его открытиям. Не безынтересно будет указать, как сильно коренилось в уме Бэкона это убеждение в необходимости дать астрономии характер физической науки. Бэкон, взгляд которого на прогресс знания был более всеобъемлющ и который смотрел на него с более высокой точки зрения, чем Кеплер, не разделял тамошних астрономических предрассудков, так как относительно этого предмета принадлежал к другой школе и в то же время имел меньше собственно математических знаний. В своем «Описании Умственного Глобуса» Бэкон говорит, что так как астрономия до этого времени считала своим делом изучение законов небесных движений, а философия изучение их причин, то обе они действовали без связи и одна не обращала должного внимания на результаты другой. Философия пренебрегала фактами, а астрономия придерживалась только своих математических гипотез, которые должны были считаться только вспомогательными средствами вычислений. Так как, продолжает он, каждая наука до сих пор была слаба и дурно построена, то мы очевидно должны принять какое-нибудь более твердое основание; и это основание состоит в том, что эти две науки, которые вследствие ограниченности взглядов и традиций профессоров считались так долго отдельными, на деле суть одно и то же и составляют одну науку. Нужно согласиться, что как бы ни были ошибочны астрономические понятия Бэкона, но эти его общие воззрения на сущность и положение науки весьма основательны и философичны.

Кеплер

Бэкон в своих попытках составить чисто физический взгляд на небесные движения и их отношение к земле потерпел неудачу, подобно другим его современникам. Было уже сказано, что причиной этих неудач был недостаток верных понятий о движении или, другими словами, отсутствие науки Динамики. Во времена Бэкона и Кеплера мало-помалу являлась возможность подвести небесные движения под законы небесных движений, которые тогда только стали изучаться. Поэтому, как мы видели, во всех физических воззрениях Кеплера обнаруживается незнание первого закона движения. Он утверждает, что физическая астрономия должна найти посредством одной только проблемы и одну причину, которая поддерживает постоянно движения планет. По его мнению, в солнце существует известная сила, которая движет вокруг него все небесные тела, находящиеся в сфере его влияния. Он объясняет сущность этой силы различным образом, сравнивая ее то со светом, то с магнитной силой, которая походит на нее тем, что так же действует на расстоянии и также производит тем меньшее действие, чем больше делается расстояние. Но очевидно, что эти сравнения весьма неудовлетворительны, потому что они не объясняют, каким образом Солнце производит на расстоянии какой-нибудь планеты, которое имеет косвенное направление относительно линии, по направлению к которой действует сила Солнца. Чтобы помочь решению этого затруднения, Кеплер допускал вращение Солнца вокруг его оси и думал, что это вращение может быть причиной движения планет, подобного которому он не мог найти в земных движениях. Но другое сравнение, к которому он прибегал, представляло более существенный и более понятный род механического движения, которое было похоже на небесное движение, именно, он представлял поток жидкой материи, текущий вокруг Солнца и увлекающий за собой планеты, подобно тому, как ручей уносит лодку. В его сочинении о планете Марс есть глава, имеющая такое заглавие: «Физическое рассуждение, в котором доказывается, что источник той силы, которая движет планеты, обтекает вокруг небесных пространств, подобно ручью или водовороту, и движется гораздо скорее, чем планеты». Я думаю, что каждый, читавший фразы Кеплера о движущей силе, о магнетической природе, о нематериальной силе Солнца, согласится, что он имеет определенное значение только тогда, если их объяснять выражениями, приведенными выше. Водоворот жидкости, постоянно вращающийся вокруг Солнца, сам поддерживающийся в этом движении вращением Солнца и наконец увлекающий и планеты в своем потоке вокруг Солнца, как водоворот увлекает за собой соломинки и другие небольшие тела, все это по крайней мере можно понять и ясно себе представить. И хотя Кеплер, по-видимому, считает этот поток или водоворот не материальным, однако он приписывает ему свойство преодолевать инерцию тел, приводить их в движение и поддерживать их в движении, единственные материальные свойства, которые только и могут производить какое- нибудь действие. Таким образом, астрономические воззрения Кеплера в сущности есть ни что иное, как учение о вихрях и он сам при случае так и представляет их. Но он называет эти вихри нематериальными сущностями и вообще употребляет об этом предмете двусмысленные и неопределенные выражения, так что вся эта теория представляется запутанной, чего и следовало ожидать от него при недостатке в нем основательных механических понятий и при его слишком живой и изобретательной фантазии. Мы можем даже ска- зат, что во времена Кеплера и нельзя было составить более подходящей теории, чем теория вихрей; и нужны были великие успехи механики, чтобы показать всю несостоятельность этой теории.

Декарт

Если Кеплера можно извинить и даже можно удивляться ему за то, что он в свое время составил теорию вихрей, то обстоятельства совершенно изменились, когда были вполне развиты законы движения и когда люди, знавшие положение механической науки, должны были смотреть на движения небесных тел как на механические проблемы, подчиненные таким же условиям и допускающие такую же точность решений, как и все другие проблемы механики. Поэтому при тогдашнем положении науки было большой несообразностью то обстоятельство, что снова явилась теория вихрей и притом была высказана была Декартом, который воображал о себе, или его почитатели воображали о нем, будто он был одним из открывателей истинных законов движения. Он обнаружил большое самообольщение и не меньшую моральную слабость тем именно, что с такой торжественностью провозгласил или повторил грубое изобретение нематематического периода в то самое время, когда лучшие математики Европы, как-то: Борелли в Италии, Гук и Валлис в Англии и Гюйгенс в Голландии, терпеливо трудились над тем, чтобы привести проблему небесной механики в более определенную форму, чтобы можно было разрешить ее наконец однажды навсегда.

Я не думаю утверждать, что Декарт заимствовал свою теорию у Кеплера, или у кого-либо из своих предшественников; потому что она сама по себе очевидна и ее не трудно было открыть, особенно если предположить, что ее основатель искал основания для нее в случайных явлениях, представляющихся чувствам, а не в точных законах движения. Но было бы нерационально отнимать за это у философа честь построения обширной системы на видимо простых принципах, системы, которой так много удивлялись в то время и которая главным образом привлекала последователей его взглядов. Вместе с тем мы осмеливаемся сказать, что система воззрений, выведенных таким образом из нескольких предвзятых принципов и непроверяемых на каждом шагу частными и точными фактами, едва ли может заключать в себе хоть часть истины. Декарт говорил, что он считал бы неважным показать, как устроен мир, если бы не мог при этом доказать, что он необходимо и должен был быть так устроен. Более скромная философия, возвысившаяся над заносчивостью этой школы, довольствуется только тем, что собирает и группирует все свои знания, полученные опытом и наблюдением, и ей не приходит в голову присоединять свое решительное «так должно быть», когда природа говорит нам, как что есть или существует на деле. Однако философы, строящие все а priori, всегда пользовались расположением людей. Дедуктивная форма их спекуляций дает им прелесть и кажущуюся несомненность, какие имеет математика. И так как подобные философы не считают нужным прибегать к трудным и продолжительным опытам, к измерениям и многосложным наблюдениям, которые так скучны и неприятны для людей, горящих нетерпением вдруг сделаться всеобъемлющими мудрецами, то всякий частный факт, которому дает мнимое объяснение спекулятивная система, кажется уже несомненным и непоколебимым доказательством в ее пользу.

Наше дело относительно Декарта состоит только в разборе его физической теории вихрей, которая, как бы ни была она велика и знаменита в свое время, теперь уже совершенно и навсегда исчезла. Она была изложена в его «Principia Philosophiae» в 1664 г. Чтобы дойти до этой теории, он начинает, как и следовало ожидать от него, с весьма общих рассуждений. В начале этого сочинения он ставит аксиому, что человек, ищущий истину, хоть один раз должен усомниться в том, чему он тверже всего верит. Представляя себя самого освободившимся от всякой веры во все вещи, для того чтобы найти ту часть ее, которую следует удержать, он начинает свои рассуждения своим знаменитым рассуждением: «я мыслю, следовательно, я существую», которое кажется ему несомненным и неизменным принципом, заключающим нечто больше того, что в нем есть. С этим принципом он тотчас же соединяет идею, из которой он выводит действительное существование Бога и его качества. Далее он утверждает, что пустота невозможна нигде во вселенной; вся вселенная поэтому наполнена материей. Что вся материя разделена на равные прямоугольные тела, это кажется ему самым простым и поэтому самым естественным предположением.

Так как эта материя находится в движении, то эти тела необходимо принимают сферическую форму; при этом оторвавшиеся вследствие трения углы их (подобно опилкам) образуют второй более тонкий вид материи. Есть еще третий вид материи, состоящий из частей более грубых и менее способных к движении.. Из первого вида материи составились светящиеся тела, например, Солнце и неподвижные звезды; из второго прозрачные субстанции неба, и наконец из третьего материальные непрозрачные тела, т.е. Земля, планеты и кометы. Можно предположить, что движения этих частей материи имеют форму круговращательных потоков или вихрей. Таким образом материя первого вида собирается к центру каждого вихря, между тем как второй вид или тонкая материя окружает ее и посредством своей центральной силы образует свет. Планеты вращаются вокруг Солнца от действия его вихря, и каждая планета находится на таком расстоянии от Солнца, чтобы ей помещаться в той части вихря, которая соответствует ее твердости и подвижности, движения планет уклоняются от правильной кругообразной формы вследствие влияния разных причин; например, один вихрь может быть сжат в овальную форму давлением соседних вихрей. Спутники подобным же образом вращаются около планет вследствие второстепенных вихрей; между тем как кометы имеют возможность переходить от одного вихря в ближайший соседний, и таким образом змееобразным путем проникать из одной системы в другую через всю вселенную.

Нам нет необходимости говорить здесь о том, что эта система совершенно несостоятельна в механическом отношении и несообразна с астрономическими наблюдениями и измерениями. Самый замечательный факт относительно этой системы тот, что она была общепринята в свое время и имела непродолжительный успех даже между разумными людьми и сведущими математиками. Это можно приписать отчасти тому обстоятельству, что философы того времени готовы были и даже очень желали иметь физическую астрономию, соответствующую тогдашнему положению знаний; отчасти характеру и положению Декарта. Он приобрел себе высокую славу во всех отраслях философии, и особенно прославился своим изобретательным талантом как математик. Он был человек семейный и много видавший воин; безобидный философ, за свои мнения, преследуемый ханжой, голландским духовным Во- этом; любимец и учитель двух отличных принцесс и, как носился слух, даже любовник одной из них. ...

Он постоянно вел деятельную переписку со своим другом Мерсенном, которого французы называли «резиденцией Декарта в в Париже» и который извещал его обо всем, что делалось в ученом мире. Говорят, что он посылал Мерсенну свой первый план системы вселенной, который был основан на предположении существования пустоты в природе; Мерсенн отвечал, что пустота больше не в моде в Париже, вследствие чего он принялся за переделку своей системы и теперь уже основал ее на предположении существования повсюду наполненного пространства. Может быть, он хотел только избежать обнародования мнений, которые причинили бы ему неприятности. Он при всех старался излагать учение о движении Земли так, чтобы не оскорбить изданного против этого учения папского декрета, и публикуя свою теорию вихрей, он говорит: «несомненно, что мир сотворен во всем его совершенстве; однако все-таки полезно рассмотреть, как мир мог произойти по известным принципам, хотя мы верно знаем, что он произошел не так». В самом деле, во всей своей философии он является человеком, вполне заслуживающим двойное название «трус и храбрец», которое Бэкон дал Аристотелю за его физические воззрения.

Борелли

В Италии, Голландии и Англии математики усердно занимались проблемой небесных движений, освещенной тем светом, который бросало на нее открытие истинных законов движения. В сочинении Борелли «Теория Меди- цейских Планет», напечатанном во Флоренции в 1666 г., мы уже встречаем рассуждения о свойствах центрального действия, в котором уже начинают появляться верные понятия. Здесь уже говорится о притяжении, какое оказывает одно тело на другое, вращающееся вокруг него, и это притяжение сравнивается с магнитным действием; притягательная сила не смешивается с боковой или тангенциальной, как это ошибочно делал Кеплер, а просто представляется как тенденция тел сближаться и соединяться. «Очевидно, говорит он, что каждая планета и спутник вращаются вокруг своего главного небесного тела, как вокруг источника силы, которая гак держит и ведет их, что они никоим образом не могут отделиться от него, но побуждаются следовать за ним всюду, куда оно идет, совершая постоянные и непрерывные обращения». И далее Борелли утверждает: «Мы можем объяснить себе эти движения посредством предположения, которое нелегко отвергнуть, что планеты имеют известное расположение или стремление соединиться со своим центральным телом, которое вращает их, и что они действительно всеми своими силами приблизиться к этому телу; планеты, например, к Солнцу, Медицейские звезды к Юпитеру. Известно также, что круговое движение тела сообщает телу стремление удаляться от центра этого круга, как мы это видим во всяком колесе и в камне, бросаемом метательной машиной. Предположим таким образом, что планета стремится приблизиться к Солнцу, и что она в то же время приобретает вследствие кругового движения силу, отвлекающую от этого центрального тела. Тогда, если эти две противоположные силы равны, то одна из них будет уравновешивать другую и планета таким образом не будет иметь возможности ни приблизиться больше к Солнцу, ни удалиться дальше от него, и будет, следовательно, находиться всегда на известном определенном расстоянии и, уравновешенная таким образом, будет вращаться вокруг него».

Это весьма замечательное место; но нужно однако заметить, что автор не имел отчетливого представления о способе, каким образом изменение в направлении движения планеты регулируется от одного момента до другого. Еще менее его взгляды могли повести к возможности вычислить расстояние от центрального тела, на котором планета должна уравновеситься указанным им образом, или пространство, на которое она каждое мгновение приближается к центральному телу и удаляется от него. От этих догадок Борелли было еще далеко до теоремы Гюйгенса и еще дальше до открытий Ньютона.

Англия

Однако же очень вероятно, что ни Мильтон, ни Бойль не имели точных понятий о законах механики, также точно, как не могли ясно представить математических воззрений своих лучших современников. Но в то же время явился целый ряд естествоиспытателей, которые начали пристальнее стучаться в ту дверь, за которой находится истина, хотя только Ньютону досталась сила отворить ее. Это были основатели Лондонского Королевского Общества Вилькин, Валлис, Сет-Вард, Врен, Гук и другие. ...

Правильно поставить проблему это уже значит сделать немаловажный шаг вперед к верной теории вселенной, когда на движения планет вокруг Солнца стали смотреть как на вопрос механики, который следует разрешать посредством механических законов движения и при помощи математики. А это уже понимали английские математики еще до Ньютона. И в самом деле, Гук, когда была обнародована теория тяготения, утверждал, что он открыл ее раньше Ньютона; и хотя эта претензия его была неосновательна, однако верно, что он понимал хорошо, что вся сущность вопроса сводится к тому, чтобы определить действие центральных сил, когда они производят криволинейные движения... . Еще яснее говорит Гук об этом предмете в своем сочинении: «Попытка доказать наблюдениями движение Земли», напечатанном в 1674 г. Здесь он определенно утверждает, что планеты двигались бы по прямым линиям, если бы не отклонялись от них действием центральных сил; и что притягательная сила центрального тела действует сильнее в местах, ближайших к центру и усиление ее возрастает по мере приближения к центру в известной пропорции, зависящей от расстояния данного места от центра силы. «Какова эта пропорция, прибавляет он, я не мог определить опытным путем»; но затем он уверяет, что тот, кому удастся это определение, откроет истинную причину небесных движений. В разговоре с Галлеем и Вреном он утверждал, что сам разрешил эту проблему; но однако он не представил этого решения. Впрочем положение, что притягательная сила Солнца ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояний от центра, уже в то время было предугадываемо, если еще не вполне установлено. Если бы орбиты планет были бы правильными кругами, то эта пропорция могла бы быть выведена точно таким же способом, каким найдены другие положения относительно кругового движения, которые обнародовал Гюйгенс в 1673 г. Однако Гюйгенс не сделал этого приложения своего принципа к планетам. Ньютон за несколько лет до этого уже сделал это шаг вперед. Поэтому в своем письме к Г аллею, по поводу заявленного Гуком притязания на это открытие, он говорит: «Когда Гюй- генс издал свой “Horologium Oscillatorium”, он прислал мне экземпляр этого сочинения; и в своем благодарственном письме по этому случаю я особенно указывал на большую пользу, которую могут принести высказанные им положения при определении действия Земли на Луну и Солнца на Землю». Далее он говорит еще: «Я убежден, что сэр Христофор Врен, когда я посещал его, уже знал об обратной пропорциональности квадрата расстояний; и таким образом Гук своим сочинением “Cometa” показал, что из нас троих он последним узнал эту пропорциональность». «Cometa» Гука явилась в 1678г. Все эти заключения указанных ученых находятся в связи с законом Кеплера, по которому времена обращения планет относятся между собой как кубы больших осей их орбит. Но Галлей до обратной пропорциональности дошел другим путем; именно, он представлял силу Солнца как истечение из него, которое должно было становиться тем слабее, чем больше возрастает сферическая поверхность, на которую она изливается, и таким образом ослабевает пропорционально квадрату расстояний. Но при таком воззрении на предмет, трудность состояла в том, чтобы определить, каким должно быть движение тела, находящегося под действием такой силы, если орбита есть не совершенный круг, а эллипсис. Исследование такого случая было проблемой, которая, как мы можем легко догадаться, казалось страшно сложной и единственной в своем роде, пока она не была разрешена. Поэтому Галлей, как рассказывает его биограф, «отчаявшись разрешить проблему геометрическим путем, обратился сначала к Гуку и сэру Христофору Врену, и не получив никаких указаний ни от одного из них, отправился в августе 1684 г. в Кембридж к Ньютону, который вполне дал ему все, что он так горячо искал».

Мемуар Гюйгенса в «Philosophical Transactions» за январь 1686 г., был как будто нарочно напечатан для того, чтобы служить приготовлением к сочинению Ньютона; он содержит в себе несколько аргументов против картезианской гипотезы тяготения; из него же видно, что в то время картезианские воззрения имели еще много приверженцев среди английских ученых. ...

Таким образом, из истории открытия той истины, что сила Солнца действует обратно пропорционально квадрату расстояний, мы видим, что и многие другие лица в одно время с Ньютоном были не далеки от этого открытия; но он один обладал счастливым соединением ясности мысли с гением математической изобретательности, которые дали ему возможность преодолеть трудности, лежавшие на пути к истине. Но другие ученые пришли к тому же результату другим путем мысли, даже, сколько мы знаем, более коротким; и только вследствие согласия и совпадения этих двух способов умозаключений результат их действует на человеческий ум с непреодолимой силой. Я разумею здесь открытие Ньютона, состоящее в том, что он отождествил силу, которая удерживает Луну на ее орбите, с силой тяготения, посредством которой тела падают на поверхность Земли. В этом отношении, как мне кажется, еще до сих пор никто не мог сравняться с Ньютоном. Таким образом мы здесь достигли точки, с которой начинается история великих открытий Ньютона.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >