Чем мир держится?

Дмитрий Иванович Менделеев особенно ценил в законе всемирного тяготения то, что его созданием Ньютон показал возможность «с единой точки зрения охватить весь механизм мировых явлений». Нельзя недооценивать силу этого закона и как примера, поданного Ньютоном будущим ученым, включая, конечно, и Менделеева.

Итак, союз математики, философии и физики, опирающихся на факты, привел к рождению нового закона.

Вот он:

Здесь в числителе произведение m₁•m₂масс взаимодействующих тел, в знаменателе квадрат расстояния между ними; G — коэффициент в этой формуле, так называемая гравитационная константа, она же постоянная тяготения.

Не все было, правда, в порядке и с Луной. Но ученые понимали, что та слишком близко к Земле, а взаимосвязи между соседями, живущими почти рядом, гораздо, как известно, богаче и сложнее, чем между теми, кто разделен большими расстояниями.

Тут следует заметить, что закон Ньютона не был теоретическим в современном смысле этого слова. Формула Ньютона «просто» представляла собой математическое описание опытного факта. Так что Ньютон имел право — во всяком случае по поводу закона всемирного тяготения — сказать о себе, что он в науке строит достоверности (а не какие-то там гипотезы!).

В конце предыдущей главы рассказывалось о том, как некоторые физики с разных сторон подбирались к закону всемирного тяготения, как Гук пришел к закону «обратных квадратов» и т. п. Казалось бы, идея носилась в воздухе, наука созрела для того, чтобы ее освоить. Между тем дальнейшая история закона всемирного тяготения, сформулированного Ньютоном, ясно показывает, что дело обстояло совсем не так. Единодушного восторга ученые отнюдь не выразили. Одни не признавали закон из-за его чрезмерной простоты, другие — из-за чрезмерной сложности пути, по которому Ньютон пришел к своему великому закону.

Во времена Ньютона его современники немало помучались, пытаясь постигнуть вновь провозглашенный закон природы.

Только один пример. Прошло уже много времени с «годов чумы», Ньютон уже опубликовал свое открытие (а для того, чтобы он на это решился, понадобилось целых восемнадцать лет! Нет, не любил спешить с выводами и публикациями человек, которым гордится человечество) [4], и вот его любимый ученик Котс, опора и надежда ученого, сам уже профессор, впоследствии, кстати, автор предисловия ко второму изданию «Математических начал натуральной философии», пишет учителю, что еще способен понять, как это Земля притягивается к Солнцу, но вот что и Солнце притягивается к Земле — это выше его разумения. Право же, обидно и грустно, наверное, было Ньютону читать такое письмо. Правда, позже Котс не только понял, наконец, в чем тут дело, но и дал в своем предисловии ко второму изданию «Начал» такое изящное разъяснение вопроса: «Что тяготение между Землею и телами есть действие взаимное и соответственно равное, обнаруживается следующим рассуждением. Вообразим, что весь объем Земли подразделен на две каких бы то ни было части, равные или неравные между собою, тогда, если бы их тяготения друг к другу не были бы между собою равны, то меньшее уступило бы большему и по соединении частей они стали бы двигаться по прямой линии, уходя в бесконечность, в ту сторону, куда направлено большее усилие, что совершенно противоречит опыту». Великолепный образчик мысленного эксперимента, как принято сегодня называть такие рассуждения!

Здесь, пожалуй, самое место небольшому отступлению, которое можно назвать, например, так:

Время признания

Как скоро оказалось общепризнанным в ученом мире открытие Исаака Ньютона? Ответ должен быть таким: последнее конкретное возражение против закона всемирного тяготения, принадлежащее крупному ученому, было опубликовано в 1745 году. Французский математик и астроном Алексис-Клод Клеро (между прочим, со своим первым научным докладом в Парижской академии наук он выступил, когда ему было всего двенадцать лет) утверждал, что некоторые детали вычисленной им орбиты Луны требуют исправления закона всемирного тяготения. Впрочем, потом он перепроверил свой результат и обнаружил ошибку, на этот раз собственную.

Христиан Гюйгенс, которого сам Ньютон называл великим ученым, изобретатель часов с маятником, сделавший чрезвычайно много и для уяснения того, по каким законам происходит падение тел и для прояснения роли центробежной силы вращения Земли, — этот самый Гюйгенс сначала называл закон всемирного тяготения абсурдным, а чуть позже — маловероятным. Спустя почти шестьдесят лет после того, как Ньютон опубликовал свой закон, величайший математик эпохи Леонард Эйлер выражал сомнения в универсальности и даже точности этого закона.

Журнал «Земля и Вселенная» как-то перепечатал из английского астрономического журнала «Отчет о заседании, которого на самом деле никогда не было».

Некий молодой астроном, репутация которого была далеко не прочной, сделал на этом вымышленном заседании доклад о выведенном им новом законе. Сам доклад не приводится. Мы знакомимся только с выступлениями ученых, обсуждавших идеи юного коллеги, — обсуждавших и осуждавших.

Астронома бьют фактами, которых его теория не может объяснить. Между прочим, все факты — подлинные, и хотя некоторые из них не имеют никакого отношения к данной теории, но большинство астрономических наблюдений, на которые ссылаются оппоненты, справедливы. Правда, почти все эти наблюдения были сделаны спустя десятки и сотни лет после разработки «доложенной» теории. Потому что перед нами типичный образчик научного юмора, а в роли осмеянного докладчика выступает молодой Ньютон — в ту пору даже еще не сэр Исаак (титул он получил много позже, и, по-видимому, прежде всего в связи со своей деятельностью по руководству лондонским монетным двором).

Вероятно, по-настоящему оценить этот юмористический отчет могут только астрономы. Однако есть среди заданных оппонентами вопросов по крайней мере один, который снова и снова задается авторам новых теорий: «Я хотел бы спросить докладчика, откуда он знает, когда пишет свои уравнения, что здесь не играют роли какие-либо другие так называемые „силы“, кроме тех, которые представлены написанными им членами? Не может ли проблема зависеть от других эффектов, пока что неизвестных науке? До тех пор, пока этот вопрос не разрешен, совершенно ясно, что любое предполагаемое согласие с наблюдениями является чисто случайным, — если применить самое мягкое возражение».

Примерно такие вопросы задавали и самому Ньютону. Ему напоминали о том, например, что нельзя даже приступать к попыткам создать теорию притяжения Луны к Земле, пока ничего не известно о внутреннем строении нашей планеты. Предположим, однако, что внутреннее строение было бы в ту пору известно. Тогда от великого англичанина наверняка потребовали бы предварительных сведений о внутреннем строении Луны. А уж допустить, что верное для Луны и Земли верно для Вселенной, — это казалось совсем немыслимым. И кому казалось! В том же юмористическом отчете о заседании вполне точно, разве что с некоторой модернизацией языка, излагается точка зрения одного из современников Ньютона, притом — великого современника.

«Я недавно получил, — говорит оппонент, — приватное сообщение от профессора Гюйгенса, в котором он информирует меня, что для него принцип взаимного притяжения частиц материи является совершенно непонятным и неприемлемым… Как все мы хорошо знаем, профессор Гюйгенс — ученый с общеевропейской репутацией, мнением которого нельзя легкомысленно пренебрегать. Я думаю, что докладчик поступает неблагоразумно, отказываясь следовать его советам… Есть множество людей, кроме докладчика, с оригинальными идеями о причинах орбитального движения планет. Действительно, сам профессор Гюйгенс предложил вполне удовлетворительное объяснение тех эффектов, которые пытается объяснить докладчик. Я могу сейчас лишь самым кратким образом напомнить общую сущность его теории. В ней показывается, что имеется некая весьма разреженная среда, движущаяся вокруг Земли с большой скоростью и толкающая к Земле всякое встречаемое ею тело. По-моему, эта теория вдвойне привлекательна не только вследствие ее крайней простоты и изящества, но и потому, что она одним ударом устраняет потребность в идее о действии на расстоянии — идее, которая всегда останется отвратительнейшей чертой любой теории, подобной представленной сегодня».