Будрейко Є. Н.
Ісаак Ньютон і його епоха
Говорячи про успіхи науки, нерідко згадують вислів про те, що своїми досягненнями вона зобов'язана тому, що "стояла на плечах гігантів". Але лише небагатьом відомо, що слова про те, що хтось зміг "зробити так багато й бачити настільки далеко, бо стояв на плечах гігантів" належать видатному вченому-енциклопедисту Ісааку Ньютону. Самого Ньютона по праву можна назвати одним з гігантів, що заклали фундамент будівлі класичної науки. Дійсно, внесок Ньютона в науку настільки великий, що його ім'я поряд з іменами Арістотеля, Платона, Ломоносова, Лавуазьє, Менделєєва, Максвелла, Ейнштейна та інших вчених назавжди залишиться в історії людства.
Розглянемо, ніж сучасна цивілізація зобов'язана цього превеликий вченому і мислителю XVII-XVIII століть.
Ім'я Ньютона відомо кожному ще зі шкільного курсу фізики. Але якщо уважно розібратися, виявиться, що звичайній людині відомо про нього зовсім небагато: жив в Англії в XVII-XVII століттях, був основоположником сучасної механіки, сформулював названі його ім'ям закони руху. Крім того, Ньютона, подібно Архімеду з його знаменитою ванною і криком: "Еврика!", Пов'язують з упалим яблуком, спостереження за якими, нібито, підштовхнуло його до відкриття закону всесвітнього тяжіння. Хтось, може бути, згадає розроблене їм диференціальне та інтегральне числення.
У довіднику "Фізики" біографія Ньютона займає лише кілька рядків: "Ісаак Ньютон (04.01.1643-31.03.1727) - видатний англійський учений, що заклав основи сучасного природознавства, творець класичної фізики, член Лондонського королівського товариства (1672), президент (з 1703 ). Народився в Вулстоне. Закінчив Кембріджський університет (1665). У 1669-1701 очолював у ньому кафедру. З 1695 - доглядач, з 1699 - директор Монетного двору "[1, с. 199].
У знаменитій книзі англійського вченого і філософа Дж. Бернал містяться більш докладні відомості про життя Ньютона: "Ньютон ... походив з нового класу середньої сільської буржуазії, вже дала Кромвеля і парламентських чиновників. Народився він незабаром після смерті свого батька, дрібного фермера з Лінкольншир, з достатньо хорошими зв'язками, щоб його син міг потрапити в Кембридж, де за час свого навчання він нічим особливо не вирізнявся. У 1663 році Ньютон познайомився з освіченим і багато подорожував новим професором математики у коледжі Св. Луки Ісааком Барроу (1630-1677), який оцінив його здібності і в 1669 році добився призначення Ньютона, якому було в той час 26 років, на свою кафедру, хоча до цього часу той ще нічого не опублікував і не привернув до себе особливої уваги. Ньютон залишався в Кембриджі до тих пір, поки в 1696 році, в зеніті своєї слави, не був призначений наглядачем, а пізніше - директором Королівського монетного двору з платнею 400 ф. ст. на рік - пост, який, на думку багатьох, йому дуже пощастило отримати і обов'язки, за якими він виконував сумлінно.
У Кембриджі Ньютон працював над оптикою, багатьма іншими галузями фізики, біблійної хронологією і теологією ... Він, мабуть, не зробило скільки-небудь серйозного впливу на університет і так і не створив своєї школи "[1, с.264, 265].
Але і з цієї інформації важко зрозуміти, чому саме Ньютон став одним із творців класичної фізики. А при більш докладному знайомстві з його біографією виникає ще більше питань. В.С. Кірсанов, один з відомих вітчизняних ньютоноведов, пише: "Навіть просте перерахування деяких біографічних фактів вражає великою кількістю виникаючих при цьому питань: як юнак, майже не мав ніяких певних схильностей до точних наук, більше того, що надійшов в університет майже повним невігласом в математиці, а до закінчення університету не спромоглася прочитати Евкліда, зміг через кілька років зробити епохальне відкриття - винайти новий аналіз? Чому Ньютон, син надзвичайно багатих батьків, був змушений миритися з положенням "сабсайзера" ("бідного студента"), соціального парії у кембріджському суспільстві? Яким чином Барроу (який, до речі, ніколи не був учителем Ньютона), зустрівшись з ним вперше на атестаційному іспиті (де Ньютон, за його власними словами, відповідав найгіршим чином), міг рекомендувати залишити цієї молодої людини в Трініті-коледжі? Чому, прийшовши до закону зворотних квадратів в 1666 році, Ньютон двадцять років затримував публікацію закону всесвітнього тяжіння? Чому докази в "Засадах" викладені синтетика-геометричним методом, а не за допомогою нового аналізу, що значно полегшило б і розуміння книги, та її практичне використання в подальшому? На всі ці питання, які становлять лише малу дещицю стоять перед ньютоноведеніем проблем, відповісти непросто "[3, с.17].
Але це тільки ті питання, які стосуються особисто Ньютона. Якщо ж розглядати особистість Ньютона, враховуючи його епоху, в нашому знанні про нього з'являється ще більше "білих плям".
Як же діяльність Ньютона пов'язана з політичної, економічної та наукової ситуацією в Англії того часу?
Ісаак Ньютон і його епоха
Прийнято вважати, що для того, щоб учений міг реалізуватися, йому необхідно народитися "в потрібний час у потрібному місці", тобто потрібні сприятливі обставини. Що ж являли собою Європа та Англія другої половини XVII - першої третини XVIII століть? Коротка характеристика цього періоду дана в підручнику "Росія і світ": "Зміни в соціально-економічних відносинах, що відбулися в XVII ст., Дозволили Європі різко вирватися вперед і в кінці кінців підпорядкувати своєму впливу майже весь світ. Це стало можливо завдяки переходу до капіталізму. Найбільш швидко він розвивався в країнах, де утвердилася протестантська етика. Серед них - "зразкова капіталістична країна" XVII ст. Голландія, Англія, частково Франція. Ці країни, що мали зручний вихід до Атлантики, активно брали участь у світовій торгівлі, все міцніше утверджуючись на нових морських шляхах.
Передумовами розвитку капіталізму були також посилення товарності сільського господарства, накопичення капіталів, ослаблення цехових зв'язків і традицій, наявність єдиних національних ринків, вільних робочих рук, політична централізація країн "[4, с. 186-188].
Однак перш, ніж перейти до капіталізму, Англії, як і іншим європейським країнам, довелося пройти нелегкий шлях. У XVI-XVII століттях у ряді європейських країн утвердився абсолютизм - необмежена влада короля, яка спиралася на бюрократію, армію і суд. Протягом певного періоду ця форма правління грала позитивну роль, оскільки введення єдиної твердої валюти, скасування довільних поборів, встановлення загальної для всієї країни системи мір і ваг сприяли розквіту торгівлі і розвитку промисловості.
Розквіт англійського абсолютизму припадає на період правління представниці династії Тюдорів - Єлизавети I (1558-1603). У цей період зміцнилися позиції Англії як найбільшої морської держави - "володарки морів", що розгорнула широку торговельну і колоніальну експансію в багатьох частинах світу. Ще більше таке становище Англії зміцнила перемога над іспанським флотом - "Непереможної армадою" в 1588 р.
У період правління Єлизавети в Англії значно просунулися вперед промисловість і торгівля, однак розвиток капіталістичних відносин в підсумку призвело до розколу англійського дворянства на старе (феодальне) і нове, представники якого за своїм економічним інтересам і підприємницьким здібностям все більш зближалися з новим формувалися класом - буржуазією . Цей розкол проявився вже при наступній королівської династії - Стюартів, коли в період правління Якова I (1603-1625) різко загострилися відносини між монаршої владою і новими шарами суспільства.
"Король Яків I ... розраховував управляти Англією колишніми абсолютистськими методами. Проте нижня палата англійського парламенту - виборна палата громад - стала центром опору політиці короля. Серед її членів було багато підприємців, торговців, представників нового дворянства. Яків I, незадоволений діяльністю парламенту, особливо його відмовою давати гроші на утримання двору, все рідше скликав його. У 1629 р. син Якова Карл I (1625-1649) взагалі розпустив парламент і став збирати податки без його дозволу.
В епоху правління Стюартів розгорнулося жорстоке переслідування пуритан. Прихильники радикальної Реформації перетворилися на головну опозиційну силу, а сам пуританізм - на прапор почалася Англійської революції.
... Революція в Англії почалася в 1640 р., коли Карлу I довелося скликати парламент, так як скарбниці були потрібні гроші на придушення повстання в Шотландії, викликане спробою короля заборонити пресвітеріанської богослужіння. Парламент скористався скрутній ситуацією короля і вимагав від нього відновити свої права. Король був змушений поступитися. На в 1642 р. Карл I вирішив перехопити ініціативу і вступив з парламентом у збройну боротьбу.
У ході розпочатих громадянських воєн парламентським військам вдалося завдати поразки королівському війську. У боях відзначився прихильник індепенденства Олівер Кромвель, який зумів створити дисципліновану і боєздатну армію. У 1646 р. король Карл I був полонений. Вся влада в країні опинилася в руках парламенту. Він прийняв закони, за якими землі єпископів, короля і його прихильників-дворян були розпродані або пішли на сплату боргів, пов'язаних з витратами на війну. Були скасовані повинності дворян королю. Землі, отримані ними за службу, стали їхньою приватною власністю. Торгово-промислові шари домоглися знищення монополій і повної свободи торгівлі та підприємництва. Англіканська церква була замінена пресвітеріанської.
Побоюючись змови пресвітаріан з королем, Кромвель домігся видалення найбільш активних з них з парламенту. Після цього за вироком парламенту король Карл I був страчений. У 1649 р. Англія стала республікою, на чолі якої стояли індепенденти. Почався новий етап Англійської революції. Хвилювання низів, нічого не виграли від перемоги парламенту, заколоти прихильників короля, війна з торговою суперницею Англії - Голландією, підкорення Ірландії були тим історичним тлом, на якому зростала особиста влада Кромвеля. У 1653 р. він став лордом-протектором ("захисником") Англії, Шотландії та Ірландії з фактично необмеженими повноваженнями. Так Англія через революцію від королівської тиранії прийшла до диктатури Кромвеля.
Після смерті лорда-протектора почалися заворушення, і в 1660 р. за підтримки армії була відновлена королівська влада. Розпочата феодальна реакція, загроза відновлення католицизму викликали велике занепокоєння у зміцнилася під час революції буржуазії і нового дворянства (переважно протестантів). У 1688 р. парламент звернувся до правителя Нідерландів протестантові Вільгельму Оранському (1689-1702) з пропозицією зайняти англійський престол. На чолі сильного війська Вільгельм висадився в Англії. Яків II Стюарт втік з країни. Ці події отримали назву "Славної революції".
Прийнятий в 1689 р. парламентом і підписаний Вільгельмом Оранським "Білль про права" означав перехід до парламентської монархії. Згідно з новими уявленнями король отримував влада не милістю Божою, а з волі парламенту. За парламентом закріплювалося право вирішення фінансових питань, включаючи утримання армії і визначення витрат короля. Всі англійці тепер могли розраховувати на недоторканність їх приватної власності; повинні були платити лише затверджені парламентом податки; отримували право на недоторканність житла і справедливий судовий розгляд у гласному суді в присутності присяжних.
Підсумком Англійської революції стало перетворення країни до кінця XVII ст. в буржуазну республіку. Це сприяло швидкому економічному підйому Англії.
Як же всі описані події торкнулися Ісаака Ньютона, їх сучасника? Ось що пише про це В.С. Кірсанов: "Ньютон народився в рік смерті Галілея. Його творчість становить собою кульмінацію наукової революції XVII століття, а його життя охоплює цілу епоху, що вміщає безліч подій і, в першу чергу, англійську буржуазну революцію 1640-1660-х років. Епоха була надзвичайно бурхливою: руйнувалися старі монархії, виникали нові держави, але життя Ньютона, навпаки, залишалася зовні гранично розміреним і безтурботним - він пережив шістьох королів, громадянську війну, протекторат Кромвеля, реставрацію Стюартів і зміну династій, але все це мало відбивалося на його долі "[3, с.16].
Однак важко погодитися з тим, що політичні та економічні події, особливо головні з них: буржуазна революція 1640-1660 років, промислова революція кінця XVI-початку XVII століття (перша), промислова революція середини XVII століття (друга) і, нарешті, наукова революція другої половини XVII століття (одним з творців і учасників якої був Ньютон), - не надали видимого впливу на життя і творчість вченого. Цього не могло бути навіть в силу того, що, як зазначає Дж. Бернал, хоча наука продовжувала розвиватися у відповідності зі своєю внутрішньою логікою, ситуація в період перед і під час промислової революції середини XVII ст. істотно змінила ставлення до неї.
Розглянемо, яким чином потреби промисловості і торгівлі сприяли розумінню корисності науки, приводили до прискорення її розвитку.
Англійська революція 1640-1660 років привела до утворення в країні щодо сталого уряду, в якому важливу роль грала велика буржуазія, і до появи вперше в історії на політичній сцені нового класу промисловців, що вийшли частково з лав купецтва, частково з кваліфікованих ремісників. Цей клас був зацікавлений у зростанні промисловості і торгівлі. Особливу його увагу привертало розвиток мореплавання.
Як вже зазначалося вище, сторіччя, в кінці якого Ньютон з'явився на світ, - 1540-1650 роки - істотно змінило становище Англії у світі: разом з Голландією вона почала перетворюватися в одну з провідних промислових країн, найбільшу морську колоніальну державу. У процесі воєн з Іспанією за морський панування Англія значно збільшила число своїх колоній в Азії та Африці. У 1600 р. для експлуатації багатств Індії була створена Ост-Індська компанія, а в 1649 р. оформлено Британська співдружність націй. Англія ставала однією з двох країн, де концентрувалася велика частина світової торгівлі та мануфактурної промисловості.
"Економічно в це століття панували накопичилися результати морських подорожей, що позначилися на розвитку торгівлі. ... Нечувано зросли багатства тих торговців і промисловців, які перебували на нових океанічних торгових шляхах, а значить могли використовувати нові ресурси і забезпечити нові ринки ...
Новий економічний центр Європи, а до того часу, по суті справи і всього світу перемістився в країни, розташовані на берегах Північного моря, - спочатку до Голландії, а потім до Англії і Північну Францію "[2, с.224, 225].
У цих умовах швидкі зміни змінювалася економіка Англії. Хоча панівне становище в ній як і раніше займало сільське господарство, а в промисловості переважала вироблення вовняних тканин, революціонізуючого зміни відбувалися, наприклад, в металургії заліза. Так, до кінця XVI ст. відбувся перехід від крічний горнів до доменних печей, в результаті чого "залізо почали лити тоннами, замість того, щоб видавати його по центнеру" [2, с.226].
Гостра нестача деревини, необхідної для плавки заліза, спочатку привів в Англії до гострої кризи, але потім він же сприяв подальшому технічному прогресу англійської промисловості. "Частково ліс можна було імпортувати, проте під рукою була й інша можливість, а саме - використання кам'яного вугілля, який ще з давньоримських часів добувався відкритим способом в Нортумберленде і Шотландії, а в середні віки вже знайшов для себе незначний ринок в Лондоні ...
Кам'яне вугілля міг дійсно вирішити проблему періодичних паливних криз ... З цього моменту центр промисловості, а разом з ним і центр цивілізації повинен був переміститися до кам'яновугільним родовищ, де йому належало залишатися ще протягом, щонайменше, 400 років. Саме цей, а не якийсь інший фактор повинен був привести до промислового перевазі Англії "[2, с. 226].
Практичні проблеми промисловості та торгівлі стали по суті тим фактором, під впливом якого в другій половині XVII століття визначилися основні галузі розвитку науки. Так, що утворилися в цей період перші добре організовані наукові товариства: Лондонське королівське товариство і Французька королівська академія, - ставили перед собою завдання зосередити свою увагу на головних технічних проблемах того часу - накалювання, гідравліки, артилерійського справи і мореплавання.
Потреби мореплавання є чудовим прикладом, що показує стимулюючий вплив запитів практики на розвиток двох провідних наукових дисциплін того часу - астрономії й механіки.
Ось, наприклад, як була справа в астрономії. З одного боку, до середини XVII століття вченими практично була визнана картина світу Кеплера і Коперника. Однак вона носила якісний характер і не могла служити основою для наукових і практичних розрахунків. Таким чином, вченим потрібно було зробити наступний крок - знайти фізичний пояснення і розробити математичний апарат, за допомогою яких, виходячи з поведінки матерії, спостережуваного на Землі, можна було б дати пояснення руху зірок і планет. Цією проблемою і займалися майже всі видатні механіки і астрономи того часу: Галілей, Кеплер, Декарт, Бореллі, Гук, Гюйгенс, Галлей, Рен і ін
З іншого боку, астрономи мали й іншу причину пошуків руху сонячної системи: потреба у значно більш точних астрономічних таблицях, ніж були раніше. Таблиці, які підходили для астрологічних прогнозів, не годилися для безпечного плавання в океанах. Найбільш складну проблему мореплавання являло точне визначення положення судна в морі, а головне - встановлення довготи.
З плином часу, в міру того, як промислово розвинені країни вкладали все більшу частку економічних і військових зусиль у заморські підприємства, проблема визначення координат морських суден набувала все більш важливе значення. Вона цікавила не тільки астрономів, але і моряків. Саме для надання допомоги в її рішенні були створені перші фінансуються державою наукові установи - Королівська обсерваторія в Парижі (1672) і Королівська обсерваторія в Грінвічі (1675).
Характеризуючи два шляхи вирішення цієї проблеми, за яким пішли вчені і практики, Дж. Бернал писав: "Завдання визначення довготи є по своїй суті завданням визначення абсолютного часу, або, як ми сказали б зараз, грінвіческого часу, в будь-якому місці. При порівнянні з місцевим часом цей час дає інтервал часу, який можна безпосередньо перевести в довготу. У будь-якому місці є, або до винаходу радіо було, тільки два методи визначення часу за Грінвічем: один - за допомогою спостереження рухів Місяця серед зірок, - годинник, вже закріплені на небі, другий - за допомогою точних годин, завжди знаходяться при собі і спочатку поставлених з цього часу. Перший метод вимагав виключно точних таблиць для передбачення положення небесних тіл, другий - абсолютно надійних годинникових механізмів. Протягом всього XVII і значної частини XVIII століть робота велася по цих двох лініях ... Тут був безпосередній стимул для думки, спостереження та експерименту в обох напрямках, стимул почасти матеріального порядку, але також і питання національного та особистого престижу "[2, с. 263].
Таким чином, до середини XVII століття склалися всі необхідні передумови для появи видатних робіт Ньютона: з одного боку, його попередниками, "гігантами, на плечах яких він стояв", були проведені необхідні попередні розрахунки і спостереження, і висунута якісна картина світу, з іншого , - існувала нагальна практична потреба в подібних дослідженнях для потреб торгівлі і мореплавання.