Великие противостояния в науке. Десять самых захватывающих диспутов - Хал Хеллман

Для нематематика все это кажется совершенно непонятным. Вольтер в свойственной ему резкой манере позже описывал дифференциальное исчисление как «искусство дробления и точного измерения предмета, существование которого нельзя ощутить». С другой стороны, Валлис смог развить этот метод с помощью нескольких блестящих трудов по бесконечным последовательностям. Ньютон изучал работу Валлиса зимой 1664–1665 годов{71}

Иными словами, другие математики уже занимались решением отдельных задач подобного рода с помощью геометрии и алгебры. Поэтому неудивительно, что Ньютон и Лейбниц независимо друг от друга и практически одновременно разработали метод дифференциального исчисления. Но поразительно в этом открытии то, что они подошли к нему с противоположных сторон.

Лейбниц, интересы которого охватывали множество областей, хотел разработать унифицированную систему знаний. Он был философом-холистом, ведущим отчаянную борьбу с проявлениями специализации — борьбу, которая продолжается по сей день. С этой целью он работал над универсальным научным языком и заинтересовался тем, что можно назвать «исчислением рассуждений». Он стремился создать метод, который облегчил бы ему работу с переменными и, в частности, с движением. Этим объясняется его интерес к идее усилия у Гоббса. Лейбниц искал общий логический метод — другими словами, исчисление как аналитический метод. Возможно, его можно было бы использовать и для того, чтобы раскрыть секреты человеческого поведения.

Для Ньютона исчисление бесконечно малых величин было скорее способом решения физических задач, еще одним математическим методом, который мог бы взять на вооружение физик. Он использовал его при работе со многими задачами, речь о которых идет в самой знаменитой его книге — «Математические начала натуральной философии», известной также как просто «Начала» (1687 год). Затем, по-видимому, он переработал эти задачи так, чтобы их можно было представить в привычном, преимущественно геометрическом виде.

К середине 1665 года он сформулировал основную теорему дифференциального исчисления, к осени 1666 года довел метод «флюксий» (его собственный термин) до удобного в использовании, хотя и несколько громоздкого состояния. Он написал труд по этому методу и показал нескольким коллегам, убеждавшим его опубликовать эту работу. Увлекаемый, с одной стороны, понятным желанием добиться славы, он в то же время был одержим почти патологическим страхом перед критикой, поэтому отказался дать согласие на публикацию.

Вот так, в 23 года, еще будучи студентом, Ньютон превзошел ведущих математиков Европы, и почти никто не знал об этом. Затем он обратился к другим вопросам. В 1669 году, частично благодаря своей неопубликованной работе, он стал профессором математики Кембриджского университета, и эта должность позволяла ему заниматься исследованием интересующих вопросов.

Пробный выстрел

Не решившись сначала отдать свою работу на растерзание ученым львам, Ньютон, наконец, пошел на это в 1672 году, представив в Королевском обществе Лондона доклад под названием «Новая теория света и цветов». Эта работа, в которой описывались его первые великие открытия в области оптики, основывалась на исследованиях, которые ученый проводил в середине 1660-х годов. В заключительной части доклада он призывал других повторить его эксперименты, говоря, что сам «был бы очень рад получить сведения о результатах», а также дать дальнейшие указания, куда двигаться дальше, и информировать об ошибках, если окажется, что он их совершил. Позже ему пришлось пожалеть об этом предложении.

Хотя доклад был в целом встречен очень хорошо и принес ему известность, работа также подверглась критике. В результате оказалось, что Ньютон растрачивает драгоценное время, отвечая на подчас безумные нападки на свои утверждения, хотя подобное очень часто происходит с теми, кто выдвигает поистине новые идеи. Вскоре он начал жаловаться, что принес в жертву собственный покой. Но среди критиков были и известные люди, в том числе голландский физик Христиан Гюйгенс и британский ученый Роберт Гук. Их реакция, особенно высказывания умнейшего и очень придирчивого Гука, показались Ньютону крайне неприятными.

Эти первые споры повлияли на Ньютона любопытным образом. Хотя он продолжал заниматься оптикой, но уже не публиковал никаких работ в этой области, более того, он не спешил издавать свой важнейший труд по данному вопросу — «Оптика» — вплоть до самой смерти Гука лет через 30 после этого.

Но в Королевском обществе читались и другие ere доклады, в том числе по темам, не касающимся оптики. Из-за них возникали новые проблемы с Гуком, что в свою очередь, должно быть, подтолкнуло Ньютона к проведению его важнейших исследований. Одним из вопросов было математическое доказательство того, что массы притягиваются друг к другу, если они сконцентрированы в одной точке, а еще одной проблемой — показать, что планета, вращающаяся вокруг Солнца согласно закону всемирного тяготения[7], будет двигаться не по круговой, а по эллиптической орбите. Потом, к своему удовольствию доказав собственное превосходство над Гуком, Ньютон отложил эти бумаги и на многие годы забыл о них.

Он ближе узнал мир науки и, найдя его жестоким, укрылся в недоступной крепости своей кембриджской синекуры и собственного великого ума. Во многом из-за того, что юношеский страх перед публикацией оказался оправданным, Ньютон сознательно решил не спешить с представлением своих трудов на суд общества. Казалось, он был убежден, что его открытия принадлежат только ему, а не науке, и уж тем более не такому неопределенному понятию, как потомки.

Для большинства открытий в наши дни крайне важно четкое определение очередности, и Ньютон, несмотря на определенные убеждения в обратном, разделял это мнение. Но в отличие от многих ученых он полагал, что приоритет зависит от того, что именно конкретный ученый провел определенную работу, а не от публикации открытия. Поэтому когда открытый Лейбницем независимо от Ньютона мощный математический метод был опубликован раньше его результатов, Ньютон сразу же оспорил приоритет немецкого ученого. Такая разница в восприятии и привела к серьезнейшему конфликту и сердечным заболеваниям у обоих ученых в последние годы жизни.

Ссора

Ньютон всерьез занялся работой над «Началами» в 1684 году, как раз в то время, когда Лейбниц начал публиковать информацию о своем дифференциальном исчислении. Именно осенью того года появилась работа Лейбница, в немецком издании называвшаяся Acta Eruditorum. Имя Ньютона в ней даже не упоминалось! Знал ли Лейбниц об исследованиях Ньютона? Вероятно, к тому времени да.

И все же с точки зрения Лейбница такое упущение было оправдано. Репутация Ньютона в математике крепла в Англии, но у него по-прежнему не было никаких публикаций по математическим вопросам. Хотя Лейбниц слышал о Ньютоне благодаря путешествиям в качестве дипломата, большинству математиков на континенте это имя было совершенно незнакомо.

Но давайте попробуем представить себе, что испытывал Ньютон. Прежде всего, несмотря на всю гениальность ученого, открытия давались ему нелегко и были результатом непрестанной напряженной работы. Сам он говорил: «Я постоянно думаю о проблеме»{72}. Хотя верно то, что он сам избрал для себя такую замкнутую жизнь, нельзя с уверенностью сказать, что Ньютон не чувствовал внутренней обиды из-за того, что живет в одиночестве. В такой ситуации узнать, что кто-то другой претендует на твое открытие, действительно больно.

Во-вторых, хотя Ньютон действительно сознательно отказывался от публикаций, он вполне осознавал всю важность своего открытия. Очевидно, он был вполне уверен в уникальности свой работы, поэтому труд Лейбница явился для него полнейшей неожиданностью. Особенно его удивило то, что автором был именно Лейбниц, ведь тот обращался к нему за помощью восемь лет назад! Ньютон оказал ее в виде двух писем, отправленных в 1676 году в ответ на вопросы Лейбница.

Позже, когда вражда стала особенно ожесточенной, эти письма были положены в основу главнейшего утверждения Ньютона — он заявлял, что поделился с Лейбницем информацией о начале своей работы. На самом же деле, хотя Ньютон действительно написал Лейбницу два письма в 1676 году, в них он не сказал практически ничего, что касалось бы непосредственно дифференциального исчисления. Тем не менее подозрения Ньютона в плагиате частично возникли потому, что он не мог поверить, будто кто-то мог столь быстро продвинуться с того места, в котором, как он знал, находился Лейбниц в 1676 году.

Ньютона опередили. Удивительно, но даже это, казалось, не обеспокоило его настолько, чтобы заставить опубликовать свои работы. Было лишь небольшое исключение: в середине «Начал» он дал легкий намек на суть нового метода (1687 год). Первое настоящее упоминание дифференциального исчисления появилось только в 1693 году как часть публикации работы Валлиса. Собственной публикацией Ньютона по вопросам исчисления было «Рассуждение о квадратуре круга», которое он начал писать в 1691 году и все не мог закончить. У него просто пропал интерес к этому вопросу, и он отложил исследование. Работа появилась лишь в 1704 году в качестве приложения к его великой книге «Оптика».