Предчувствия и свершения. Книга 1. Великие ошибки - Ирина Львовна Радунская

Но особенно Гюйгенс прославился конструкциями часов, не боящихся качки. Устойчивые хронометры — давняя забота мореплавателей. Во времена Гюйгенса для целей мореплавания применялись маятниковые часы. Но даже лучшие из них, идущие с завидной точностью на суше, сбивались с темпа в каюте качающегося корабля. Это приводило к ошибкам в навигационных расчётах и к гибели кораблей.

Британское адмиралтейство объявило конкурс на конструкцию часов, нечувствительных к качке. Задачу решил Гюйгенс. Он изобрёл балансир — вращающийся маятник, колёсико, удерживаемое пружинкой, основу всех судовых хронометров, всех механических карманных и наручных часов — словом, большинства часов, используемых нами.

Изобретение часов прославило Гюйгенса. В 1663 году он был избран членом Королевского общества, а в 1666-м — членом вновь организованной Французской академии наук. Он поселяется в Париже, но в 1681 году из-за религиозных преследований возвращается в Гаагу. Здесь его основные интересы сосредоточиваются на оптических исследованиях.

Начиная свои главные оптические работы, Гюйгенс уже знал «Новую теорию света и цветов» Ньютона и некоторые его мемуары, поступившие в Королевское общество, членом которого он был избран за шесть лет до Ньютона.

Гюйгенс восхищался экспериментальным искусством Ньютона, он верил результатам его опытов в отношении теории цветов, но… не понимал их существа. Его волновая теория тоже не могла объяснить явление цветности, и он писал, что «явление окрашивания остаётся ещё весьма таинственным из-за трудности объяснения этого разнообразия цветов с помощью какого-либо физического механизма».

В своём «Трактате о свете» он яростно полемизирует с Ньютоном. Он ставит вопросы, на которые тому не так-то просто ответить.

Гюйгенс спрашивает: допустим, свет — это действительно частицы, тогда как объяснить тот факт, что луч света, проходя сквозь вещество, не отклоняется от прямолинейного пути? Частицы света, сталкиваясь с частицами вещества, должны были бы отклоняться в стороны. А ведь луч света издавна слывёт символом прямой линии…

Ньютон, противник гипотез, отвечал на это дополнительной гипотезой о пористости материи и о «приступах»: материя состоит из крупинок, погружённых в пустое пространство, и частицы света, пробираясь сквозь вещество, вступают с этими крупинками в особые взаимодействия. Они испытывают приступы — притягиваются крупинками материи или отталкиваются ими. В одном случае луч света проходит сквозь вещество беспрепятственно, в другом отражается от него.

Все это казалось Гюйгенсу неправдоподобным и неубедительным. И не только Гюйгенсу. Теория приступов — странная, запутанная, противоречивая — так и осталась тёмным пятном в оптических исследованиях Ньютона…

Гюйгенс ставил другие вопросы: допустим, навстречу друг другу мчатся два луча света. Если стать на точку зрения Ньютона, то два луча, состоящие из частиц света, должны столкнуться и смешаться, как два стада овец.

Но этого не случается. Каждый луч идёт своей дорогой беспрепятственно. Как объяснить этот парадокс?

Корпускулярная теория не давала разумного ответа. Гюйгенс с точки зрения волновой объяснил ситуацию блестяще: как две волны на воде, сталкиваясь, не мешают друг другу, так же и волны эфира, движение которых Гюйгенс считал светом, прекрасно ладят между собой.

Эфир оказался удобным союзником Гюйгенса и всех учёных, которые в него поверили. Это был путь наименьшего сопротивления. Ньютон не хотел идти по такому пути. Поэтому он спотыкался, блуждал в темноте, но не соглашался с Гюйгенсом. Он ещё не чувствовал истины, но неправду он чуял безошибочно.

Особенно импонировал физикам другой аргумент Гюйгенса, приводимый им в защиту волновой теории света. Речь идёт о способности сфокусированного зеркалом луча света сжигать предметы. В этом явлении Гюйгенс видел доказательство того, что свет есть движение особой среды. Сжигание может быть только следствием «разъединения, что служит убедительным признаком движения». Гюйгенс подчёркивает: «Нельзя сомневаться в том, что свет состоит в движении какого-либо вещества».

Он защищает, пропагандирует, внедряет идею эфира. И, объясняя распространение света колебаниями эфира, Гюйгенс применяет геометрический приём, который принёс его имени бессмертие.

Гюйгенс вводит в оптику понятие огибающей волны. Она помогает ему наглядно нарисовать чёткую модель распространения света, объяснить любому оппоненту, даже не физику, механизм движения световой волны.

Удивительная ситуация — эфира в природе никто не наблюдал, доказано, что свет — это электромагнитные волны, о чём Гюйгенс даже не подозревал, но именно то, что он почувствовал свет волнами, помогло ему открыть часть истины, ту часть, которая касалась волновых свойств света. Вот почему волновая оптика, восходящая к Гюйгенсу, работает полноценно и в научном механизме ХХI века.

Что же это за огибающая волна, построение которой можно встретить в современных учебниках физики?

Гюйгенс рисует свечу и окружает её целым набором окружностей — каждая точка пламени сообщает движение частицам эфира. Каждая точка пламени создаёт свою собственную волну. А затем идёт цепная реакция — следующая частица эфира, которой достигла волна, становится центром другой волны. Движение идёт от частицы к частице так же, как распространяется пожар.

Такое движение передаётся на огромные расстояния — и на нашей Земле, и от звезды к звезде, и от самой далёкой звезды к Земле.

И происходит это потому, что «бесконечное число волн, исходящих из разных точек светящегося тела, на большом расстоянии от него соединяются только в одну волну».

Так учил Гюйгенс. И эта точка зрения остаётся справедливой по сей день, ибо геометрическое построение Гюйгенса в равной мере применимо к электромагнитным волнам и даже «волнам вероятности», определяющим, где следует ожидать появление квантов света — фотонов в каждом конкретном опыте.

В 1678 году Гюйгенс читает перед Французской академией наук «Трактат о свете». Волновая теория света встречает полное одобрение и поддержку академиков. С их лёгкой руки эта теория становится как бы официальной и вводится во все учебники физики как единственно верная.

Но, как ни удивительно открытие Гюйгенсом волновой сущности света и предчувствие Ньютона корпускулярной его природы, каждый из учёных уловил лишь часть истины.

В другой части ошибались оба. Ньютон хотел объяснить все оптические явления, считая свет частицами, Гюйгенс — считая свет волнами. И лишь изучение ошибок и прозрений двух великих учёных (на что потомки потратили несколько веков) привело обе точки зрения к слиянию. Только XX век пришёл к пониманию истинной природы света, к пониманию того, что свет — это и частицы, и волны одновременно. Оказалось, что Ньютон и Гюйгенс поделили истину пополам… Как две стороны медали, их учения представляют собой одно целое.

Только в нашем веке корпускулярно-волновой подход к природе света помог людям нарисовать более полную (но всё ещё не исчерпывающую!) картину оптических процессов.

Неудивительно, что, познав лишь часть истины, Ньютон и Гюйгенс преуспели лишь в отдельных