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

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.

И, наконец, Ньютонов experimentum crucis стал нравственным уроком для ученых. Он как бы говорил: «Вот как надо пытаться понять все загадочные явления в окружающем мире – в ходе долгих и сложных экспериментов. А затем выбрать одну наиболее экономичную и наглядную демонстрацию, описать возможные ошибки и заблуждения, с ней связанные, и показать, какие новые связи в окружающем мире она высвечивает».

Совершенно очевидно, что красота описываемого эксперимента не имеет никакого отношения к красоте цветов. Ньютон, подобно Эратосфену с его тенями, смотрел не просто на отблеск цветов, он вглядывался в то, что заставляло их вести себя именно так и никак иначе. Однако, подобно эксперименту Галилея с наклонной плоскостью, experimentum crucis Ньютона высветил и нечто принципиально важное относительно самой природы эксперимента. От многих других великих экспериментов experimentum crucis отличает то, что он обладает особой, нравственной , красотой.

В 1721 году, редактируя французский перевод ньютоновской «Оптики» для очередного переиздания (первое французское издание появилось в 1704 году), французский математик Пьер Вариньон писал Ньютону: «Я с огромным удовольствием прочел „Оптику“ и в особенности потому, что ваша новая система цветов основывается на прекраснейших экспериментах». Вариньон попросил Ньютона прислать ему рисунок, который он мог бы поместить на первую страницу и который таким образом символизировал бы содержание всей книги.

Ньютон выбрал зарисовку experimentum crucis с лаконичной подписью: «Преломляясь, свет не меняет свой цвет». Эта картинка стала элегантным символом науки оптики, которая своим появлением во многом обязана Ньютону.

Интерлюдия Разрушает ли наука красоту?

Когда я слушал ученого астронома

И он выводил предо мною целые столбцы мудрых цифр,

И показывал небесные карты, диаграммы

для измерения звезд,

Я сидел в аудитории и слушал его, и все рукоплескали ему,

Но скоро – я и сам не пойму отчего – мне стало

так нудно и скучно,

И как я был счастлив, когда выскользнул прочь и в полном

Молчании зашагал одинокий

Среди влажной таинственной ночи

И взглядывал порою на звезды.

Уолт Уитмен [6]

Поклонникам прекрасного Ньютон принес не мир, но меч.

Древние философы, поэты и художники рассматривали свет как нечто исключительное, имеющее особый статус среди всех других явлений природы. Платон сравнивал свет и его лучи с самим Добром, высшей формой, так как он не только насыщает, но и освещает все вокруг. Мыслители платоновской традиции: блаженный Августин, Данте, Роберт Гроссетест, св. Бонавентура – находили особую связь между светом, красотой и бытием. Свет для них был основополагающим принципом всей видимой и чувственной красоты, он был сам по себе прекрасен. Он освещал мир, сотворенный Богом, и потому сам был чем-то вроде богоявления. Особым статусом наделен свет и для художников. Во времена Ньютона они, говоря словами искусствоведа Кеннета Кларка, рассматривали свет как «акт любви», ибо свет покрывает мир, делая его ярче и прекраснее59.