20.02.2006
Антиньютоновские чтения II
"Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук"
Книга В.И.Арнольда с таким названием (М., "Наука", 1989) стоит в ряду литературы
о Ньютоне особняком.
Книга начинается с общеизвестного факта:
"Работы Ньютона в области тяготения стали знамениты в континентальной Европе
благодаря Вольтеру, который в последние годы жизни Ньютона посетил Англию и распропагандировал
закон всемирного тяготения, произведший на него большое впечатление. Вольтер же
поведал миру и о знаменитом яблоке..."
Но Арнольд на этом не останавливается и задаётся вопросом, каков же реальный
вклад Ньютона в открытие закона всемирного тяготения? Ведь первая публикация на
эту тему принадлежит английскому физику Роберту Гуку, открывшему много разных
законов*, но не дождавшемуся своего Вольтера, и поэтому менее известному, чем
Ньютон.
Гук ещё в 1666 предположил (и это предположение опубликовано), что именно силы
тяготения обеспечивают эллиптичность орбит. В противоположность предложенной Гуком
теории дальнодействия, на континенте вплоть до 18 века считалось, что движение
планет обусловлено некими вихрями.
Астроном Галлей, подавший Ньютону идею написать знаменитые "Начала", убеждал
своего друга упомянуть о вкладе Гука.
Ньютон это сделал весьма своеобразным способом:
«Он написал, что именно закон обратных квадратов соответствует третьему закону
Кеплера, "как утверждали независимо Рен, Гук и Галлей". Таким образом он не только
принизил роль Гука, но и лишил его возможной поддержки Рена и Галлея в будущем
приоритетном споре.
...В 1694 Ньютон писал, что он открыл закон всемирного тяготения уже в 1665 или
1666. Ещё позже, в 1714, Ньютон датирует свой вывод эллиптичности орбит из закона
обратных квадратов "1676 ли 1677 годом".
Однако ни в переписке 1679 года с Гуком, ни раньше, Ньютон о своих открытиях
в этой области не упоминал: он их не опубликовал и никому о них не рассказывал".
В этом приоритетном споре Ньютон пошёл до конца, ибо Гук ему мешал довольно сильно.
"Только после смерти Гука, в 1703 году Ньютон согласился занять пост председателя
Королевского общества. И одним из первых актов Ньютона на этом посту было уничтожение
всех инструментов умершего Гука, а также его бумаг и портретов. Так что теперь
Королевское общество располагает портретами всех своих членов, кроме Гука. Ни
одного изображения Гука, который был куратором, членом и секретарём Королевского
общества, не сохранилось".
Портрет Гука на обложке его биографии, написанной А.Н.Боголюбовым, составлен
методами современной криминалистики по словесным описаниям Гука.
Из сохранившейся переписки 1679-80 гг. Ньютона с Гуком видно, что Гук к концу
1679 знал о законе обратных квадратов, но не умел строго вывести эллиптичность
орбит.
Тем не менее, Гук нашёл приближённые решения уравнений движения и получил кривые,
похожие на эллипсы. Но научная честность не позволила ему отождествить их с эллипсами
и он назвал их эллиптоидами. В это время Ньютон даже качественно не представлял
себе траекторию движения тела в поле тяжести Земли (в его письме нарисована незамкнутая
траектория). По всей видимости, вклад Ньютона заключался только в том, что он
дал математически строгое обоснование эллиптичности орбит исходя из законов обратных
квадратов, причём сделано это было в период 1680-86 с подачи Гука.
Для этого Ньютону потребовалось чётко сформулировать известные тогда законы механики
(ныне известные как "три закона Ньютона").
Этими законами пользовались и до Ньютона:
1-й закон Ньютона представляет собой принцип относительности Галилея;
2-й закон никак не мог быть открыт позже, чем закон упругости Гука или формула
Гюйгенса для центробежной силы, полученная за 13 лет до опубликования "Начал";
3-й закон также был известен Гюйгенсу, учившему о неподвижности центра масс системы
взаимодействующих тел ещё в то время, когда Ньютон делал в этом вопросе ошибки
(это видно из его писем).
Впрочем, сам Ньютон, столь ревниво относившийся к вопросам приоритета, никогда
на открытие "трёх законов Ньютона" не претендовал.
Что касается спора между Ньютоном и Лейбницем, то Арнольд указывает здесь на
весьма любопытное обстоятельство.
Известно, что Лейбниц в 1673 году был в Лондоне и купил там книгу Исаака Барроу
(учителя Ньютона) "Чтения по оптике и геометрии", в которой было написано много
чего интересного.
В частности, там была отмечена двойственность между задачами о проведении касательной
к кривой и о вычислении площади под кривой, доказывалась формула замены переменных
в интеграле и было показано, как решать дифференциальные уравнения с разделяющимися
переменными.
Позже Лейбниц говорил, что эту книгу он поставил на полку и не читал.
С учётом того, что было написано у Барроу, вклад и Ньютона, и Лейбница в создание
матанализа представляется вовсе не определяющим. И тот, и другой сделали небольшой
шажок по сравнению со своими предшественниками**, достижения которых были задвинуты
в тень естественным ходом истории, так что речь скорее следует вести не о гениальном
прорыве, а о систематизации уже имевшихся к тому времени знаний.
После чтения первых глав книги у читателя может возникнуть естественный вопрос,
а есть ли у Ньютона бесспорные открытия, принадлежащие ТОЛЬКО ему?
Во-первых, на открытия Ньютона в оптике других претендентов не нашлось, "кольца
Ньютона" - безусловно его. Здесь, как и подобает гению, Ньютон не вполне осознавал,
что он сделал: будучи сторонником корпускулярной теории света, Ньютон был первым,
кто измерил длину световой волны (он искал расстояние между сгустками частиц света).
Кроме того, Ньютон изобрёл телескоп-рефлектор, за что и был принят в Королевское
общество.
Далее, нужно отметить огромный труд по систематизации знаний, проделанный Ньютоном
при написании "Начал" и "Оптики".
Ему также принадлежит решение множества частных задач, сделавших бы известным
любого учёного того времени - наиболее интересные из них Арнольд подробно рассматривает
в своей книге.
Тем не менее, Ньютон видится не глыбой-монументом, этаким человеком-символом,
каким длительное время представляла его английская государственная пропаганда,
а одним из многих выдающихся математиков и физиков своего времени, где-то между
Гуком, Гюйгенсом, Лейбницем, Паскалем, Барроу, Ферма и прочими.
Следует заметить, что труд Арнольда не остался незамеченным: в школьных учебниках
математики появилось упоминание имени Барроу в числе авторов формулы "Ньютона-Лейбница".
Однако в учебниках физики формула Барроу для линзы всё ещё приводится без упоминания
имени автора.
_____
* Например, Гук открыл закон Бойля-Мариотта (в своей первой публикации Бойль
вполне честно сослался на Гука, а затем как-то так получилось, что имя Гука по
этому поводу перестало упоминаться).
** В числе своих предшественников Ньютон называл Ферма, про Лейбница известно,
что он использовал доставшиеся ему рукописи Паскаля, впоследствии утраченные.
(Pelikan)
