Остров знаний

Этот пассаж ярко иллюстрирует веру алхимиков в то, что Природа путем медленного нагревания превращает первичную космическую субстанцию в различные вещества. Тем не менее в предисловии к «Началам» Ньютон пишет о своей вере в атомистический состав материи: «Ибо многое заставляет меня предполагать, что все эти явления обусловливаются некоторыми силами, с которыми частицы тел вследствие причин, покуда неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга».[102]

«Многое», заставляющее Ньютона «предполагать», очевидно, было результатом его алхимических экспериментов, а выражение «все эти явления обусловливаются некоторыми силами» указывало на его веру в единство Природы, в которой несколько сил могли объяснить огромный спектр явлений. Наконец, описание притяжения и отталкивания «частиц тел», которые «сцепляются в правильные фигуры» кажется смелой попыткой проникнуть в тайны образования атомов и формирования из них молекул с определенной симметрией.

В «Оптике» Ньютон, что называется, дал себе волю более свободно рассуждать о природе материи и света. При этом интуиция часто приводила его к невероятно точным выводам: «Разве все неподвижные Тела, нагретые выше определенного градуса, не излучают Свет и сияние и разве не является это Излучением, производимым вибрирующими движениями их частиц?»[103] Это абсолютно точное описание того, что происходит, когда нагретое тело испускает электромагнитное излучение (иногда в форме видимого света) в результате внутренней вибрации своей твердой структуры и скачков электронов между атомными орбитами (о чем мы подробно поговорим чуть позже).

Согласно Ньютону, свет тоже состоит из корпускул: «Все Тела состоят из твердых частиц, иначе Жидкости не застывали бы… Даже Лучи Света кажутся твердыми телами… Соответственно, Твердость можно считать Свойством всей чистой Материи».[104] Довольно интересное замечание, особенно если учесть все то, что мы сегодня знаем о свойствах света. Ньютон даже рассуждает о возможном переходе света в материю и наоборот: «И почему среди всех ее разнообразных и странных трансмутаций Природа не превращает Тела в Свет и Свет в Тела?»[105] Именно эта трансформация лежит в основе теории относительности Эйнштейна и воплощена в формуле Е = mc². Разве это не удивительно?

Глава 19. Загадочная природа тепла в которой мы узнаем о флогистоне и теплороде, странных веществах, введенных для объяснения природы тепла, и о том, как впоследствии эти объяснения были опровергнуты

Начало науки скрыто в ртутном тумане, который клубится над тиглем алхимика, вдохновленного видениями небесного совершенства. Но, совершив резкий поворот к новой эре, наука начала стыдиться своего мистического прошлого. В научных трактатах больше не упоминали Бога, а при описании природных явлений не использовали религиозную терминологию – она уступила место точному механическому стилю, облеченному в строгие одежды математики. Ньютоновская теория природы, описывающая, как большие и малые материальные объекты реагируют на силы притяжения и отталкивания, возникающие между ними, стала путеводной звездой Просвещения. Несмотря на всю свою сложность, мир мог быть методически изучен путем разбиения на мельчайшие частицы, поведение которых определяется суммой воздействующих на них сил. Ньютоновская физика запустила стремительный процесс научного редукционизма.

Изменения продолжали набирать скорость. Если частицы материи удерживались вместе силами, то для преодоления их хватки требовались бо́льшие силы. Как и в алхимии, ключевым элементом в данном случае считалось тепло. При нагревании лед превращался в воду, а вода – в пар. Большинство веществ так или иначе реагировали на тепло: газы расширялись и увеличивались в объеме, твердые вещества (даже самые прочные металлы) таяли и становились жидкими. Уже в 1662 году Роберт Бойль доказал, что давление определенного количества газа при постоянной температуре обратно пропорционально его объему. Иными словами, если поместить газ в сосуд и сжать поршнем, давление газа увеличится настолько же, насколько уменьшится его объем. Три главные макроскопические переменные – давление, объем и температура, – будучи напрямую измеримыми, позволяли проводить количественное изучение газов и их свойств. При сохранении объема газа и повышении температуры давление увеличивалось пропорционально. И наоборот, если давление оставалось постоянным, а температура повышалась, рос объем газа.[106]