Предчувствия и свершения. Книга 1. Великие ошибки

Удивительная ситуация — эфира в природе никто не наблюдал, доказано, что свет — это электромагнитные волны, о чём Гюйгенс даже не подозревал, но именно то, что он почувствовал свет волнами, помогло ему открыть часть истины, ту часть, которая касалась волновых свойств света. Вот почему волновая оптика, восходящая к Гюйгенсу, работает полноценно и в научном механизме ХХI века.

Что же это за огибающая волна, построение которой можно встретить в современных учебниках физики?

Гюйгенс рисует свечу и окружает её целым набором окружностей — каждая точка пламени сообщает движение частицам эфира. Каждая точка пламени создаёт свою собственную волну. А затем идёт цепная реакция — следующая частица эфира, которой достигла волна, становится центром другой волны. Движение идёт от частицы к частице так же, как распространяется пожар.

Такое движение передаётся на огромные расстояния — и на нашей Земле, и от звезды к звезде, и от самой далёкой звезды к Земле.

И происходит это потому, что «бесконечное число волн, исходящих из разных точек светящегося тела, на большом расстоянии от него соединяются только в одну волну».

Так учил Гюйгенс. И эта точка зрения остаётся справедливой по сей день, ибо геометрическое построение Гюйгенса в равной мере применимо к электромагнитным волнам и даже «волнам вероятности», определяющим, где следует ожидать появление квантов света — фотонов в каждом конкретном опыте.

В 1678 году Гюйгенс читает перед Французской академией наук «Трактат о свете». Волновая теория света встречает полное одобрение и поддержку академиков. С их лёгкой руки эта теория становится как бы официальной и вводится во все учебники физики как единственно верная.

Но, как ни удивительно открытие Гюйгенсом волновой сущности света и предчувствие Ньютона корпускулярной его природы, каждый из учёных уловил лишь часть истины.

В другой части ошибались оба. Ньютон хотел объяснить все оптические явления, считая свет частицами, Гюйгенс — считая свет волнами. И лишь изучение ошибок и прозрений двух великих учёных (на что потомки потратили несколько веков) привело обе точки зрения к слиянию. Только XX век пришёл к пониманию истинной природы света, к пониманию того, что свет — это и частицы, и волны одновременно. Оказалось, что Ньютон и Гюйгенс поделили истину пополам… Как две стороны медали, их учения представляют собой одно целое.

Только в нашем веке корпускулярно-волновой подход к природе света помог людям нарисовать более полную (но всё ещё не исчерпывающую!) картину оптических процессов.

Неудивительно, что, познав лишь часть истины, Ньютон и Гюйгенс преуспели лишь в отдельных частных вопросах. Больше проблем поставили, чем решили, не дав — да и не имея в XVII веке возможности дать — единого учения о свете.

Величие и ничтожество

День 28 апреля 1686 года стал днём величайшей сенсации в чопорном Королевском научном обществе Англии. Острота сенсации определялась отнюдь не неожиданностью, а, напротив, нетерпеливым, более чем годовым ожиданием манускрипта, в котором британский оракул — Ньютон обещал объяснить законы движения планет.

Интерес к этому событию подогревался и той закулисной борьбой вокруг великого труда, которая не осталась тайной для академиков.

В одну из сред января 1684 года (мы знаем день, но дата не сохранилась) в скромной лондонской кофейне встретились два известных учёных: Роберт Гук, прославившийся работами в области механики и оптики, Кристофор Рен, математик и архитектор, строитель знаменитого собора св. Павла в Лондоне, и третий, ещё молодой Эдмунд Галлей, ставший членом Королевского общества в 22 года. Их беседа коснулась великой загадки движения планет.

Галлей сказал, что в минувшем году ему выпала удивительная удача: он вывел из третьего закона Кеплера, что тяготение между небесными телами убывает так же сильно, как растёт квадрат расстояния между ними. Он хотел также определить формы планетных орбит, но не смог.

Гук хвастливо заявил, что давно знает закон обратных квадратов. И ему ничего не стоит вывести из него и формы орбит. Причём он уверен, это будут эллипсы.

Сэр Кристофор, зная цену этим речам, предложил в качестве приза тому, кто определит форму орбит за два месяца, книгу стоимостью в 40 шиллингов.

Излишне говорить, что приз остался невостребованным. Гук не мог не знать, что планеты движутся по эллипсам. Астрономы давно определили это путём тщательных наблюдений. Но математических познаний Гука не хватило, чтобы это доказать конкретным расчётом.

Величайшей заслугой Галлея было то, что он не успокоился, не счёл застольную беседу завершённой. Он решил обратиться к всеведущему Ньютону. В мае того же года Галлей посетил его в Кембридже. Ньютон сказал, что знает, как доказать эллиптичность орбит, но не может воспроизвести вычислений по памяти. Галлей попросил прислать ему вычисления, и Ньютон обещал.