Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной

25 декабря 1642 года (4 января 1643 года по новому стилю), через год после того, как молодой Роберт Бойль побывал в Италии в надежде навестить стареющего Галилея, в доме мелкого землевладельца в деревне Вулсторп графства Линкольншир на свет появился младенец. Мальчик выжил, хотя родился раньше срока, был болезненным и настолько маленьким, что легко помещался в сосуд объемом в одну кварту (1,14 л).

Его ранние годы оказались не менее трудными, чем рождение. Мать мальчика Анна Эйскоу овдовела за три месяца до рождения сына и через три года снова вышла замуж, оставив маленького Исаака на попечение своей матери. Мальчик рос одиноким, замкнутым и мстительным, затаив обиду на мать и отчима, с которыми ничто не могло его примирить. Окончив Королевскую гимназию в Грантеме, где преподавал платоник Генри Мор, в 1661 году девятнадцатилетний Исаак был принят в Тринити-колледж в Кембридже. Там он сблизился с Исааком Барроу (1630–1677), лукасовским профессором математики[304], который обратил внимание на математический талант молодого человека. Под влиянием Барроу, который, как и Генри Мор, разделял гуманистические взгляды неоплатоников, у Исаака возник интерес к герметизму и алхимии, сопровождавший его всю жизнь. В 1667 году в возрасте 24 лет Исаак Ньютон был избран членом совета Тринити-колледжа, а когда в 1670 году Барроу оставил свой пост, Ньютон стал его преемником. По долгу службы он должен был не реже одного раза в неделю читать лекции по геометрии, арифметике, астрономии, географии, оптике, статике или любому другому предмету из математического цикла. Ньютон остановил свой выбор на оптике, однако лекции его были настолько скучны, что ему нередко приходилось читать их в пустой аудитории.

Беседа Галлея и Ньютона длилась несколько часов, после чего Галлей спросил, как, по мнению Ньютона, должна выглядеть кривая орбит планет, которые движутся вокруг Солнца под действием силы тяготения, направленной к центру Солнца и убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния от этого центра (в соответствии с законом обратных квадратов)? Не сомневаясь ни секунды, Ньютон ответил, что это эллипс. Галлей был ошарашен. Он попросил Ньютона представить доказательство, но тот, порывшись в ящиках письменного стола, сказал, что не может найти своих записей, однако пообещал прислать их по почте, как только они найдутся. Вернувшись в Лондон, Галлей не мог отделаться от мысли, что доказательство Ньютона не более реально, чем доказательство Гука. Однако вполне вероятно, идея о том, что эллиптичность орбит может быть выведена из закона обратных квадратов, появилась у Ньютона после того, как в декабре 1679 года он получил письмо от Роберта Гука[305]. Тем не менее в ноябре 1684 года посыльный доставил Гуку рукопись трактата на девяти страницах под названием «О движении тел по орбите» (De Motu Corporum in Gyrum).

Читая рукопись, Галлей с удивлением обнаружил в ней элементы совершенно новой науки – динамики, которая не только описывала движение, но и давала математическое обоснование его причин. Галлей вновь отправился в Кембридж и убедил Ньютона написать книгу, пообещав, что она будет издана на деньги Королевского общества. К сожалению, когда книга Ньютона «Математические начала натуральной философии», которую сегодня называют просто «Начала», была готова к печати, выяснилось, что весь бюджет Королевского общества был истрачен на издание другой книги, о рыбах, которая не пользовалась спросом. Итак, в 1687 году Галлей берет на себя все расходы по изданию книги, ставшей, пожалуй, самой значимой за всю историю науки.

Суть «Начал» Ньютона составляют три математических закона движения, в совокупности создающие основу классической механики. Его первым новаторским шагом стало математическое обоснование причин изменения движения, которым он дает общее название – сила. Первый закон Ньютона гласит, что всякое тело продолжает находиться в состоянии покоя или равномерно и прямолинейно двигаться, пока к нему не будет приложена сила. Согласно законам Ньютона, сила есть причина изменения движения, и самое главное, что эта сила действует и на Земле, и на небе.

Так что же такое сила? Если вы помните, Жан Буридан впервые дал математическое определение импетуса как массы, умноженной на скорость. Ньютон во втором законе дает аналогичное определение силы, однако заменяет скорость на ускорение, отражающее степень изменения движения. Таким образом, сила есть масса, умноженная на ускорение. Следовательно, чтобы тело продолжало двигаться с постоянной скоростью (или находилось в состоянии покоя), ему не нужно сообщать силу, что полностью совпадает с законом инерции Галилея. Сила нужна только тогда, когда нужно изменить движение, например выпустить стрелу из лука.