Читати книгу - "Пояснюючи світ"

високими припливами зазвичай становлять приблизно 12, а не 24 години. Але такий вплив надто складний, щоб цю теорію припливів можна було перевірити за часів Ньютона. Ньютон знав, що Сонце, як і Місяць, відіграє якусь роль у здійманні припливів. Найвищі та найнижчі припливи, відомі як сизигійні, спостерігаються, коли Місяць новий або повний, тобто коли Сонце, Місяць і Земля розташовані на одній лінії, взаємно посилюючи вплив гравітації. Але найбільше ускладнення пов’язане з тим фактом, що будь-які гравітаційні впливи на океани дуже сильно залежать від форми континентів і топографії океанського дна, які Ньютон навряд чи міг враховувати.

Це доволі поширена тема в історії фізики. Теорія всесвітнього тяжіння Ньютона успішно пояснювала прості явища, як-от рух планет, але не могла кількісно описати складніші явища, як-от припливи. Сьогодні ми маємо аналогічну ситуацію з теорією сильних взаємодій, що утримують кварки разом усередині протонів і нейтронів в атомному ядрі, – теорією, відомою як квантова хромодинаміка. Ця теорія успішно пояснює певні процеси за високих енергій, як-от утворення різноманітних частинок із сильною взаємодією під час анігіляції швидких електронів та їхніх античастинок, і її успіхи переконують нас, що ця теорія правильна. Однак ми не можемо скористатися цією теорією, щоб обчислити точні значення інших речей, які хотіли б знати, наприклад мас протона й нейтрона, бо таке обчислення надто складне. Тут, як і у випадку теорії припливів Ньютона, ідеальною тактикою буде терпіння. Фізичні теорії отримують підтвердження, коли вони дають нам можливість достовірно обчислити достатню кількість простих речей, навіть якщо ми не можемо обчислити все, що хотіли б.

Книга III «Математичних начал» описує розрахунки вже виміряних, а також нові передбачення щодо ще не виміряних речей, але навіть в останньому третьому виданні «Математичних начал» Ньютон не зміг навести жодного передбачення, яке науковці підтвердили б за 40 років з часу першого видання цього твору. Утім, якщо брати все разом, доказів на користь теорій руху й тяжіння Ньютона було достатньо. Ньютону не потрібно було наслідувати Арістотеля й пояснювати, чому всесвітнє тяжіння є, тож він і не намагався. У своєму «Загальному повчанні» Ньютон зробив висновок:

Досі я пояснював явища в небесах та нашому морі силою тяжіння, але ще не вказував на причину цього тяжіння. Фактично ця сила виникає з якоїсь причини, що проникає аж до центрів Сонця та планет, не зменшуючи її потуги, і яка діє не пропорційно величині поверхонь частинок, на які вона діє (як зазвичай роблять механічні причини), а пропорційно кількості твердої матерії, і дію якої поширено скрізь на безмежні відстані, завжди зменшуючись обернено квадратам відстаней… Поки що я не зумів вивести з явищ причини таких властивостей сили тяжіння, а гіпотези я не вигадую.

Вихід книжки Ньютона цілком доречною в цьому разі одою відзначив Галлей. Ось її остання строфа:

Тож ти, хто сьогодні небесним нектаром смакує,

Ходи й прославляй у піснях ти зі мною це ім’я

Ньютона, що Музам він милий; за те, що

Відкрив він нам скарби заховані Істин:

Так щедро в свідомість його Феб перелив

Всю власну божественну сутність, що

Жодному з смертних до богів вже ближче не стати.

«Математичні начала» встановили закони руху та принцип всесвітнього тяжіння, але лише цим їхня важливість не обмежена. Ньютон дав майбутній науці модель того, якою має бути фізична теорія: набір простих математичних принципів, що чітко керують величезним діапазоном різних явищ. Хоч Ньютон дуже добре знав, що сила тяжіння була не єдиною фізичною силою, його теорія виявилася універсальною – кожна частинка у Всесвіті притягує кожну іншу частинку із силою, пропорційною добутку їхніх мас та обернено пропорційною квадрату їхнього розділення. «Математичні начала» не лише вивели закони планетного руху Кеплера як точне розв’язання спрощеної задачі – руху точкових мас у відповідь на вплив сили тяжіння однієї-єдиної масивної сфери. У цій книжці Ньютон пішов далі, пояснивши (навіть якщо й лише якісно в деяких випадках) багато інших явищ: прецесію рівнодень, прецесію перигеліїв, шляхи комет, рухи супутників, зростання та спадання припливів, падіння яблук16. Проти цього всі попередні фізичні теорії були вузькі й обмежені.

Після публікації «Математичних начал» у 1686–1687 роках Ньютон став відомий. У 1689 році, а потім знову в 1701 році він був обраний членом парламенту Кембриджського університету. У 1694 році став доглядачем Монетного двору, де очолив реформу англійської монетної системи, не полишаючи при цьому посади Лукасівського професора. Коли в 1698 році до Англії приїхав російський цар Петро I, він збирався відвідати Монетний двір і сподівався поспілкуватися з Ньютоном, але я не можу знайти жодної згадки про те, чи зустрілися вони насправді. У 1699 році Ньютон був призначений на посаду керівника Монетного двору зі значно кращою платнею. Розбагатівши, він зміг дозволити собі відмовитися від професорської посади. У 1703 році, після смерті його давнього ворога Гука, Ньютон став президентом Королівського товариства. У 1705 році він отримав лицарський титул. Коли 1727 року Ньютон помер від каменя в нирках, його з державними почестями поховали у Вестмінстерському абатстві, навіть попри те, що свого часу він відмовлявся приймати причастя Англіканської церкви. За словами Вольтера, Ньютон був «похований як король, що зробив багато добра своїм підданим»17.

Утім, теорія Ньютона не мала загального схвалення18. Попри його власну схильність до унітаріанського християнства, дехто в Англії, як-от теолог Джон Гатчинсон та єпископ Берклі, були налякані безособовим натуралізмом його теорії. Це було несправедливо щодо благочестивого Ньютона. Він навіть стверджував, що лише божественне втручання здатне пояснити, чому взаємне гравітаційне тяжіння планет не дестабілізує Сонячну систему[64] і чому деякі тіла, як-от Сонце та зірки, сяють власним світлом, тоді як інші, планети та їхні супутники, темні. Сьогодні ми, звісно, розуміємо природу світла Сонця та зірок – вони сяють, бо розігріті ядерними реакціями, що відбуваються в їхніх надрах.

Хоча Гатчинсон та Берклі були несправедливі щодо Ньютона, вони не так уже й помилялись щодо його ідей. Наслідуючи приклад роботи Ньютона, якщо й не його особисті погляди, до кінця XVIII століття фізична наука цілковито порвала з релігією.

Іншою перепоною для визнання роботи Ньютона було давнє помилкове протистояння між математикою та фізикою, яке ми вже бачили в коментарі Геміна Родоського, поданому в розділі 8. Ньютон не говорив Арістотелівською мовою субстанцій та якостей і не намагався пояснити причину гравітації. У своєму огляді «Математичних начал» священик Ніколя де Мальбранш (1638–1715) сказав, що це робота геометра, а не фізика. Мальбранш явно уявляв собі фізику з позицій Арістотеля. Однак він не розумів,