Ньютон и фальшивомонетчик - Томас Левенсон

Но покой был недолгим — не таков был Галлей. Он сразу же осознал значение De motu. Это не был частный ответ на досужий вопрос. Скорее, это было начало революции во всей науке о движении. В ноябре Галлей вернулся в Кембридж, собственноручно переписал работу Ньютона и уже в декабре сообщил Королевскому обществу, что имеет разрешение издать работу в журнале Королевского общества, как только Ньютон отредактирует ее. А затем… ничего.

Галлей считал, что Ньютон лишь внесет небольшую правку в ту краткую статью, которую он уже видел. Предполагалось, что он получит заключительную, исправленную версию De motu вскоре после второй встречи с Ньютоном. Когда же она не пришла в срок, Галлей на всякий случай зарегистрировал имеющуюся у него предварительную копию в Королевском обществе, установив ее приоритет. И вновь принялся ждать новостей из Кембриджа. Но новостей все не было — ни в конце 1684 года, ни в начале 1685 года.

Когда Ньютон переставал общаться с внешним миром, он непрерывно писал. За свою долгую жизнь он предал бумаге миллионы слов, порой делая три или более почти идентичные копии одного документа. Он был также добросовестным корреспондентом. Его переписка составляет семь фолиантов. Хотя это и не сверхъестественное количество для тех времен, когда образованные люди в Европе (и Америке) общались при помощи писем, все же это огромный поток записей. Однако между декабрем 1684 года и летом 1686 года, когда он послал Галлею окончательные версии первых двух частей обещанного и теперь весьма расширенного трактата, Ньютон, насколько нам известно, написал только семь писем.

Два из них — простые заметки. Оставшиеся пять были адресованы Джону Флемстиду, королевскому астроному, — в них Ньютон просил сообщить результаты его наблюдений за планетами, спутниками Юпитера и кометами, и все для того, чтобы помочь ему сделать ряд вычислений, истинную природу которых он не хотел раскрывать.[55]

Намного позже Ньютон признался в том, что на самом деле произошло. "После того я занялся исследованием неравенств движения Луны, затем я попробовал сделать другие приложения, относящиеся к законам и измерению сил тяготения и других… — писал он, — вследствие этого я отложил издание до другого времени, чтобы все это обработать и выдать в свет совместно"[56] (Здесь и далее цит. в переводе А. Н. Крылова, с необходимыми изменениями, по: Ньютон И. Математические начала натуральной философии. М.: Наука, 1989). Он пытался создать новую науку, которую он назвал "рациональной механикой". Эта новая дисциплина должна была стать всеохватной, способной вобрать в себя всю природу. Это будет, писал он, "учение О движениях, производимых какими бы то ни было силами, и о силах, требуемых для производства каких бы то ни было движений,[57] точно изложенное и доказанное".

Ньютон пишет здесь о науке, разрабатываемой при помощи метода, основанного на точных законах и исследованиях. В своем окончательном виде она даст безупречно точное описание причин и следствий, верное для любых отношений между материальными объектами и силами, какими бы они ни были. Такова была цель Ньютона при написании труда, который станет "Началами", одновременно проектом и манифестом такой науки. Он начал с трех простых утверждений, которые должны были покончить с путаницей, мешавшей всем прежним попыткам описать движение в природе. Первое — определение того, что он назвал инерцией: ''Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние".[58]

Его вторая аксиома устанавливает точные отношения между силой и движением: "Изменение количества движения пропорционально[59] приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует". 

Последняя обращена к вопросу о том, что происходит, когда силы и объекты взаимодействуют: "Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны"[60] (курсив в оригинале. — Прим. авт.).

Таковы три знаменитых закона движения — они представлены не как суждения, которые должны быть доказаны, но как основы реального мира. Ньютон понимал, что это было нечто из ряда вон выходящее, и в соответствии с этим выстроил свой текст, вторя работам, которые так хорошо знал. Он начал с откровения, простого утверждения фундаментальных истин, а затем следовали пятьсот страниц толкований, показывающих, что можно вывести из этих простых на первый взгляд начальных положений.[61]

Книги первая и вторая — обе названы "Движение тел" — показывают, сколь многое могут объяснить эти три закона. После небольшого введения Ньютон представил в переработанном виде материал, который он показывал Галлею, чтобы вывести свойства различных орбит, получающихся в результате применения закона обратных квадратов для силы тяжести. Он произвел математический анализ того, как объекты, которыми управляют эти три закона, сталкиваются и отскакивают друг от друга. Он вычислил то, что происходит, когда объекты проходят через различные среды — например, сквозь воду вместо воздуха. Он рассмотрел вопросы плотности и сжатия и создал математические инструменты, чтобы описать то, что случается с жидкостями под давлением. Он проанализировал движение маятника. Он вставил в свой труд более раннюю математическую работу о конических сечениях, очевидно, просто потому, что она была у него под рукой. Он сделал попытку проанализировать движение волны и распространение звука. Один за другим Ньютон разбирал каждый феномен, представляющий собой материю в движении.

Он писал в течение всей осени и зимы 1685 года — выдвигал утверждения и теоремы, представлял доказательства, выводил следствия из положений, уже доказанных, страница за страницей, доказательство за доказательством, покуда все нерешенные вопросы не пали под его напором. В то время страсть Ньютона к работе, всегда огромная, стала всепоглощающей. "Он очень редко ложился спать, пока часы не покажут два или три часа, а иногда только в пять или шесть, пребывая во сне четыре или пять часов", писал Хамфри Ньютон. Проснувшись, "он ревностно и неутомимо предавался своим исследованиям, так что едва вспоминал о времени молитвы".[62]

Ньютону потребовалось почти два года, чтобы закончить вторую книгу. Последняя теорема в ней окончательно разрушает теорию вихрей Декарта — тех водоворотов в некоторой странной среде, которые, как предполагалось, приводят в движение планеты и звезды. Ньютон безжалостен к Декарту — он пренебрежительно замечает, что работа предшественника "в меньшей степени разъясняет читателю законы движения небесных тел,[63] нежели запутывает его".

Уладив это старое дельце, Ньютон обращается к своей главной цели. В предисловии к "Началам" Ньютон писал: "Вся трудность философии, как будет видно, состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам объяснить остальные явления".[64] Книги первая и вторая охватывают только первую половину этой территории, представляя "законы и условия движений", но, как писал Ньютон, эти законы были все же не философскими, а строго математическими. Теперь, провозгласил он, пришло время подвергнуть эту абстрактную теорию испытанию опытом. "Нам все еще остается задача, — писал он, — вывести систему мира из этих самых начал".[65]

При первом чтении книга третья, которую он так и звал — "Система мира", не достигает цели. Никакие сорок два положения не могут вместить весь опыт. Но, как обычно, Ньютон сделал именно то, что хотел. Он не обещал в математических выкладках всего на сотню страниц охватить все, что движется в обозримой Вселенной. Скорее, он предложил систему — метод, при помощи которого его преемники теперь изучают весь материальный мир, занимаясь тем, что мы называем наукой.

С самого начала книги третьей сила тяготения наконец становится центром повествования. Ньютон вновь начинает с основополагающих постулатов своего исследования. И самое важное — Ньютон делает утверждение, которое можно считать фундаментальной аксиомой всей науки: свойства объектов, которые можно наблюдать на Земле, являются свойствами любых тел[66] во всем космосе. Здесь он доказывает, что сила тяготения действует одинаково и когда она притягивает пушечное ядро к земле, и когда тащит за собою самый что ни на есть отдаленный объект в небесах. Он показывает, что спутники Юпитера подчиняются закону обратных квадратов для силы тяготения, а затем применяет то же рассуждение к большим планетам и к Луне.