Гук и Мариотт – оппоненты Ньютона

Получив трактат Ньютона "Новая теория света и цветов", Королевское общество избрало комиссию из трех человек для его квалифицированной оценки. В комиссию вошли Роберт Гук и Роберт Бойль. Уже через несколько дней после назначения членом комиссии Гук представляет в Королевское общество свой отзыв. Он соглашается с правильностью опытов Ньютона по разложению белого света, отдает должное тщательности этих опытов и мастерству экспериментатора. Гук, однако, совершенно не соглашается с предложенной Ньютоном теорией явления. По его мнению, белый свет нельзя рассматривать как смесь различных цветов. В отличие от Ньютона, Гук – сторонник волновой теории света; согласно же волновой теории белый свет – это смесь гармонических колебаний (т.е. колебаний фиксированной частоты). В результате воздействия призмы на световую волну возникают гармонические колебания с разными частотами. Именно результат этого воздействия мы и наблюдаем, согласно Гуку, при разложении белого света на различные цвета.

Гук представил весьма сильный аргумент в пользу своей теории. Предположим, писал Гук, что мы ударили палкой по барабану. Возникающий при этом шум, попадая на струны открытого рояля, заставляет резонировать отдельные струны; только после этого можно говорить о разложении шума на отдельные "чистые звуки".

Серьезный аргумент Гук выдвигает также и против корпускулярной теории света в целом. Если свет состоит из материальных частиц, то, считает он, совершенно непонятна возможность их движения с огромной скоростью. Кроме того, непонятна и неизменность размеров Солнца; световые частицы должны обладать отличной от нуля массой, и за тысячи лет масса Солнца должны при этом заметно уменьшиться. На поставленные Гуком вопросы физике удалось ответить только в середине XX столетия. С современной точки зрения световые частицы – фотоны – всегда движутся со скоростью света, их так называемая "масса покоя" равна нулю, а энергия фотона пропорциональна частоте света. Источником энергии Солнца является реакция термоядерного синтеза гелия; масса Солнца исключительно велика и, по современным представлениям, оно еще в течение миллиардов лет будет стабильным источником энергии в Солнечной системе.

Как отреагировало Королевское общество на официальный отзыв Гука. Эта реакция была исключительно деликатной: Королевское общество наложило запрет одновременно и на публикацию статей Гука, и на публикацию статей Ньютона, " ибо м-р Ньютон мог бы оценить как неуважение такую быструю публикацию возражений на его доклад, после того как ему много аплодировали на заседании Общества".

Ответ Ньютона на замечания Гука последовал спустя полгода. Обстоятельность вообще была отличительной чертой Ньютона и в этом, кстати, он был полной противоположностью Гуку, спектр интересов которого был необычайно широк, каждое же конкретное исследование он должным образом не завершал. Ньютон тщательно разбирает достоинства и недостатки и волновой, и корпускулярной теории света. Результат этого разбора – компромиссный вариант, признающий и волны и частицы. В компромиссной теории Ньютона светящееся тело испускает маленькие частицы, которые, попадая на преломляющие или отражающие поверхности, возбуждают колебания в световом эфире. В этом эфире и распространяются волны. Чисто волновая теория света не может, по мнению Ньютона, объяснить прямолинейное распространение света. Отметим, что спор между сторонниками волновой и корпускулярной теориями света был по сути дела завершен только в двадцатом столетии, с развитием квантовой теории и формулировкой принципа дополнительности Нильса Бора (1885 – 1962). Согласно этому принципу, и волновая и корпускулярная теория света являются взаимно дополняющими друга способами описания световых явлений.

Оппонентом Ньютона стал еще один известный ученый семнадцатого века – член Парижской академии наук Эдмунд Мариотт (1620 – 1684). Известность в научном сообществе Мариотту принесли как раз оптические исследования: он, в частности, открыл слепое пятно в человеческом глазу. Мариотт ставил опыты по проверке теории Ньютона в течение десяти лет, с 1672 по 1682 год Вслед за Ньютоном он выделял из спектра белого света один из цветов и направлял его на вторую призму. На экране позади этой призмы фиксировалось появление двух цветных полос вместо одной. Отрицательные результаты опытов Мариотта, несомненно, замедлили процесс признания в континентальной Европе ньютоновских экспериментов со спектром белого света. В непосредственную полемику с Мариоттом Ньютон не вступал, но, описывая в "Оптике" (изданной уже после того, как стало известно о неудавшихся экспериментах Мариотта) свои "решающие опыты", необычайно подробно изложил требования к качеству оптических стекол: отсутствие пузырьков, высокую степень полировки. Края призмы и линз, задействованных в эксперименте, должны были быть, согласно Ньютону, покрыты черной бумагой.

Убедить научное сообщество в корректности опытов Ньютона мог только чрезвычайно авторитетный человек. В 1713 г. великий немецкий математик и физик Г.Ф.Лейбниц (1646 – 1716) выступает в поддержку оптических экспериментов Ньютона. Вскоре французский физик Жан Дезагулье (1683 – 1744), один из ведущих физиков - экспериментаторов тогдашней Англии (и француз по национальности, что было весьма важным обстоятельством), демонстрирует членам Королевского Общества основные оптические эксперименты Ньютона; его результаты совпадают с ньютоновскими и опровергают результаты Мариотта. Судя по всему, очень большое значение имело качество затемнения комнаты. В 1713 г. произошло политическое сближение Англии и Франции после Утрехтского мира, и спустя два года, 22 апреля 1715 года, в Лондон приехала делегация Парижской академии наук для совместных с англичанами наблюдений полного солнечного затмения (первого с 1140 г.) Перед участниками наблюдений выступил с демонстрацией своих опытов Дезагюлье, и только тогда произошел действительный перелом в отношении европейской науки к ньютоновским оптическим исследованиям. Со времен доклада Ньютона в Королевском обществе прошло 43 года!

Дата добавления: 2015-10-21