Законы движения

Снова началась борьба между приверженцами короля и буржуазией, но теперь ее вели тайно и осторожно. Буржуазия хотела справиться с королем своими силами, не прибегая к помощи народа. Она становилась контрреволюционной и боялась народного восстания гораздо больше, чем усиления королевской власти.

Вот в это смутное время тайной и скрытой борьбы партий после воцарения Карла II Ньютон приехал в Кембридж — старинный английский город, славившийся своим университетом. Тут юноша поступил в учебное заведение, которое называлось Тринити колледж. Ньютона зачислили в качестве субсайзера — так называли тогда бедных студентов, которые исполняли обязанности слуг у преподавателей университета и старших студентов. За это им разрешалось бесплатно учиться.

Юноша становится ученым

В университете исключительные способности Ньютона развернулись полностью. Профессора поражались, с какой легкостью он все усваивал и запоминал. Учебник Евклида «Начала геометрии» Ньютон прочитал как увлекательную повесть.

В 1664 году Ньютон стал «действительным» студентом — избавился от унизительных обязанностей слуги. В следующем году он получил первую ученую степень — бакалавра.

Но дальнейшие занятия в университете пришлось прекратить. Осенью 1664 года вспыхнула эпидемия чумы. За лето 1665 года в Лондоне от чумы умерло свыше тридцати тысяч человек. Люди покидали густонаселенные города и разъезжались по деревням. И Ньютон уехал из Кембриджа к себе на родину, в Вульсторп.

Около двух лет прожил Ньютон в Вульсторпе, почти ни с кем не встречаясь. Он нигде не бывал, проводя большую часть времени за письменным столом. Жизнь в глуши, вдали от шумного Кембриджа не тяготила его. Молчаливый и серьезный, он больше всего ценил одиночество и возможность оставаться наедине со своими мыслями, книгами и работой. Ньютон много читал, у него была хорошая библиотека.

Невольное затворничество во время чумы Ньютон называет в своем дневнике лучшей порой юности. Здесь, в уединении, он наметил исследования, которые ему хотелось выполнить. Осуществление этой юношеской мечты полностью поглотило его и заняло всю жизнь. Ньютон работал с неукротимой настойчивостью, трудолюбием и упорством.

Занимаясь математикой, Ньютон создал основы новой ветви ее — высшей математики.

Он написал большую книгу о световых явлениях и изобрел новый тип телескопа, в котором объективом служило вогнутое зеркало.

Ньютон открыл закон всемирного тяготения, а примерно в 1679 году, когда ему исполнилось тридцать шесть лет, он занялся основами механики, продолжая дело, начатое Галилеем.

Телескоп Ньютона.

На плечах гигантов

Еще при жизни Галилея в Италии возникло общество любителей естествознания, которое называло себя Академией Рысьеглазых, то есть зорких, наблюдательных. В 1611 году Галилей был принят в члены этой Академии.

В 1657 году в Италии образовалось еще одно научное сообщество — Академия Опыта. Энергичная деятельность исследователей природы в Академии Опыта привлекла внимание кардиналов папы римского. Инквизиция признала научные изыскания этой Академии опасными для религии и запретила ее деятельность. Одного из членов Академии Опыта, Анатолия Олива, инквизиция арестовала, и он, чтобы избежать пытки, выбросился из окна темницы.

Но никакие преследования уже не могли помешать ученым продолжать свою работу.

В Австрии в это время трудился астроном и математик Иоганн Кеплер. Он изучал законы движения планет и строение солнечной системы.

В Голландии Христиан Гюйгенс исследовал свойства маятника и сформулировал законы удара, проявляющиеся при столкновении двух тел.

Во Франции вопросами движения занимался философ и математик Рене Декарт.

В трудах всех этих ученых накопился огромнейший материал, они проделали много важных опытов, но все их открытия были разобщены и никак не связаны воедино. Некоторые их наблюдения как будто противоречили друг другу, иные просто не находили никакого объяснения… Словом, положение в науке напоминало постройку, к которой подвезли груду строительных материалов. Пришли и каменщики, умеющие возводить стены. Их усилиями удалось кое-что сделать, но настоящего порядка еще не чувствовалось — не было архитектора, способного придать стройность и единство воздвигаемому зданию. Таким архитектором, завершившим постройку Галилея, стал Ньютон. Уже потом, когда Ньютон состарился, его спросили однажды:

— Скажите, пожалуйста, сэр Исаак, каким образом вы смогли совершить столько замечательных открытий?

Ньютон не любил подобных вопросов — он строго посмотрел на спрашивающего и ответил кратко:

— Потому что я стоял на плечах гигантов!

И это был мудрый ответ: ни одно великое открытие нельзя сделать, если оно не подготовлено трудом многих ученых.

Вес — это сила

Ньютон, так же как и Галилей, начал исследования механического движения с изучения законов падения тел, но его задача была уже несколько проще. В распоряжении Ньютона имелся воздушный насос, о котором Галилей мог только мечтать.

Ньютон взял длинную стеклянную трубку, запаянную с одного конца, положил в нее маленький кусочек пробки и дробинку и присоединил трубку к воздушному насосу. Насос выкачал большую часть воздуха. Ученый запаял второй конец трубки. И дробинка с кусочком пробки осталась в сильно разреженном воздушном пространстве.

Ньютон поворачивал трубку то одним концом вверх, то другим — кусочек пробки и дробинка падали вниз с равной скоростью. Так удалось доказать, что в пустоте предметы разного веса падают с одинаковой скоростью. Теперь эти простенькие приборы — «трубки Ньютона» — имеются в каждой школе.

Падение предметов в разреженном воздухе.

Скорость падения не зависит от веса. Падающие предметы веса не имеют, говорил еще Галилей. Значит, сделал вывод Ньютон, вес — это не коренное свойство всех предметов или веществ.

Весом любые предметы обладают лишь до тех пор, пока они на чем-либо лежат или висят, а когда падают — лишаются веса.

Но что же такое вес?

Один из предшественников Ньютона — французский философ-математик Рене Декарт утверждал, что вес — это давление, которое оказывают вещи на землю или на подставку, па которой они лежат.

Ньютон вспомнил опыты Галилея с ведрами.

Пока вода переливалась из одного ведра в другое, их общий вес был меньше, чем раньше, — падающая вода двигалась свободно, ее ничто не задерживало, она действительно ничего не весила во время падения.

Как только вся вода оказывалась в нижнем ведре, равновесие весов восстанавливалось. И это тоже не удивляло Ньютона. Раз вся вода собралась в нижнем ведре, то и давление ее на дно должно в точности равняться сумме давлений воды в двух ведрах.

Вода как бы снова обрела свой вес.

Но почему тела давят на подставку? Этого Декарт не знал.

Возьмем гирю и подвесим ее на пружине. Пружина растянется. Теперь снимем эту гирю и возьмемся рукой за крючок пружины. Мы можем, приложив усилие, растянуть пружину настолько же, насколько ее растягивала своей тяжестью гиря.

Тяжесть гири и сила руки оказывают на пружину одинаковое действие. Значит, причиной давления тел на подставку — их вес — является какая-то сила.

Ее определил Ньютон.

Это земной шар притягивает к себе гирю и другие тела, удерживая их возле себя.

Мы всюду и везде наблюдаем это явление и называем его тяготением.

Все тела, и большие и маленькие, притягиваются друг к другу, подчиняясь закону всемирного тяготения, открытому Ньютоном.

Итак, вес — сила, с которой предметы, притягиваемые Землей, давят на удерживающие их подставки.

Вес — проявление всемирного тяготения.

Масса и вес

Ньютон продолжал свои рассуждения: мы прекрасно знаем, что различные вещества, взятые в одинаковых объемах, весят неодинаково. Например, кусочек золота более чем вдвое тяжелее точно такого же кусочка меди. Вероятно, частичку золота, предположил Ньютон, способны укладываться плотнее, чем частички меди, и в золоте умещается больше вещества, чем в таком же по размерам куске меди.