Страницы истории науки и техники

Работа, проделанная Гюйгенсом но совершенствованию объективов астрономических труб, главным образом в части увеличения их светосилы[188], позволила ему сделать важные астрономические наблюдения. Гюйгенс открыл один из крупнейших спутников среди планет Солнечной системы — спутник планеты Сатурн, носящий название Титан и имеющий, как теперь известно, атмосферу, состоящую из метана. Он определил также, пользуясь телескопом, имеющим в три раза большую степень увеличения, чем телескоп Галилея, что Сатурн имеет тонкое кольцо вокруг своей поверхности. Гюйгенс, кроме того, установил и дал описание туманности в созвездии Ориона и полос на поверхностях Юпитера и Марса.

Работы Гюйгенса по математике и астрономии сделали его имя широко известным. Гюйгенс посетил Лондон, познакомился со многими английскими учеными и в 1663 г. был избран первым иностранным членом Лондонского королевского общества. По приглашению французских ученых Гюйгенс в 1665 г. приехал в Париж и оставался там около 16 лет, будучи избран членом Французской академии наук, занимаясь главным образом маятниковыми часами и в целом вопросами физики и математики движения маятника. Опубликованная Гюйгенсом в Париже книга «Маятниковые часы» (второе издание, гораздо более полное и во многом отличавшееся от первого, вышедшего в Голландии на 15 лет ранее) включала много интересных вопросов: свойства циклоиды?(рис. 9), представляющей собой плоскую кривую, образующуюся точкой окружности (например, точкой Р), катящейся без скольжения по прямой; определение центра качания физического маятника[189] (рис. 10).

Рис 9. Плоская кривая циклоида.

Книга «Маятниковые часы», как и все творчество Гюйгенса (о чем унте говорилось), отличалась необычайной слитностью теории и практики (техники). Примерно такой же характер носила последняя перед отъездом из Парижа работа Гюйгенса: он начал разработку проекта некоторого подобия планетария — машины, которая должна была с помощью зубчатых колес и других механических устройств имитировать Солнечную систему в движении.

Рис. 10. Математический (а) и физический (б) маятники.

В 1681 г. Гюйгенс возвратился в Голландию. Главной причиной этого были трудности, переживаемые протестантами во Франции, которые могли коснуться и Гюйгенса. Вероятно, наиболее крупным делом среди тех дел, которые он совершил после возвращения в Голландию, было создание волновой теории света, изложенной в книге «Трактат о свете», напечатанной в 1690 г.

Говоря о работах Ньютона, в которых рассматривается физическая природа света, мы уже упоминали о том, что в настоящее время признается, что свет обладает свойствами как потока частиц (корпускулярными свойствами), так и волн (волновыми свойствами). Мы должны будем еще раз вернуться к этому вопросу, когда доведем наше повествование до физики сегодняшних дней.

Во времена Ньютона и Гюйгенса, а также на протяжении XVIII и XIX вв. существовали два наиболее распространенных представления о природе света, казалось явно противоречащие друг другу, — корпускулярное и волновое. Приводились основанные на опыте доводы как в пользу первого, так и в пользу второго представления. Ньютон рассматривал свет как поток корпускул. Об этом уже говорилось, и мы не будем повторять его соображений и доводов.

Гюйгенс, современник Ньютона, был сторонником другого представления о природе света — волнового. Следовательно, свет, по Гюйгенсу, представляет собой, об этом говорилось выше, как и всякая волна, перенос энергии, но не перенос массы. Но волна может образоваться только в какой-то среде. Значит, если волновая теория света верна, какая-то среда должна заполнять и межпланетное пространство. Чтобы выйти из этого затруднения, Гюйгенсу пришлось воспользоваться представлением об эфире — гипотетической субстанции, заполняющей всю Вселенную; в эфир как бы погружена Вселенная. Причем о структуре эфира ничего не было известно. Можно было только предполагать, что, поскольку скорость распространения света очень велика — в вакууме 300 тыс. км/с, упругость эфира должна быть колоссальной.

Какие же имеются преимущества и какие отрицательные стороны у волновой теории света по сравнению с корпускулярной?