Ньютон, использующий призму для разложения белого света в спектр, как его представил французский художник XIX века (Image Select / Art Resource, N. Y.)

На следующем этапе нужно было выделить из белого один сплошной цвет и пропустить его через вторую призму. Ньютон поставил одну призму за другой и вращал первую таким образом, чтобы направлять по очереди синий, красный и другие цвета на вторую призму. Он обнаружил, что вторая призма уже не создает новых цветов и вообще никак не изменяет входящий в нее луч. “Свет состоит из по-разному преломляемых лучей”, – отмечал он. Таким образом, цвет оказывался не модификацией света, а его основным свойством: белый свет, который считался лишенным окраски, в действительности содержал все доступные глазу цвета.

Декарт считал, что цвет “возникает” в результате вращения крошечных частиц, из которых состоят лучи света. Идея Ньютона была в том, что наблюдаемые нами цвета разделяются в процессе прохода сквозь объекты, а не создаются самими объектами. Он отвергал мысль Декарта, утверждая, что, например, нарциссы не являются по своей сути желтыми, а радуга есть лишь совокупность водяных капель, собирающихся в атмосфере во время дождя и выполняющих функции призмы. Цвета радуги (и вообще чего бы то ни было) являются функцией того, каким образом наши глаза обрабатывают отдельные длины световых волн.

С точки зрения культуры Ньютон по меньшей мере ступал на опасную дорогу. Радуги были природным образом тесно связаны с солнцем[276]. Греки считали их тропинками, протоптанными посланцами между землей и небесами. Войска инков поднимали радужные полотнища, североамериканские индейцы считали, что мертвые живут в Стране радуг, мятежные немецкие крестьяне XVI века маршировали под радужным знаменем, эмблемой апокалиптической надежды. И вдруг величественная небесная арка превращается в какой-то побочный эффект дождевых капель![277]Спустя столетие представители романтизма были поражены этим снижением статуса, а в 1817 году Китс обвинил Ньютона в том, что он фактически уничтожил поэзию радуги, сведя ее к призме. Но, несмотря на это, великий поэт все равно пил за здоровье великого ученого[278].

Ньютон с головой ушел в исследования, у которых не было почти никаких ограничений. В одном опыте он столько, сколько позволяли глаза, смотрел на отражение солнца в зеркале, периодически отходя в темный угол комнаты, чтобы увидеть, какой именно формы и цвета пятна плавают перед глазами в темноте. Он многократно повторял этот опыт, пока, опасаясь нанести себе непоправимый вред, не заперся в затемненной комнате, чтобы восстановить зрение. На это ушло целых три дня. Во время другого опыта, направленного на доказательство того, что цветовое восприятие зависит от нажима на зрительный нерв, Ньютон просовывал штопальную иглу себе в глазницу, пока не касался задней стенки, бесстрастно отмечая “белые, темные и разноцветные круги”, возникающие в процессе тыканья иглой. Он никогда не ограничивался одним любопытством, одержимость была его второй натурой.

Поскольку световые лучи разных цветов различаются также своей преломляемостью, Ньютон сделал вывод, что нечеткость изображения, формирующегося линзой телескопа, происходит из-за того, что лучи разных цветов фокусируются в разных точках. Одна линза, вероятно, не может производить четкое изображение, поскольку телескоп-рефрактор, подобно призме, расщепляет белый свет на отдельные цвета, окружающие изображения звезд и планет фальшивыми оттенками. Так он изобрел первый работающий телескоп-рефлектор (известный сегодня как телескоп системы Ньютона). Самостоятельно отшлифовав зеркала (не самое благодарное дело: в 1677 году великий голландский философ Спиноза умер всего в сорок четыре года – его легкие были испорчены вдыханием годами стеклянной пыли от шлифования линз), Ньютон собрал превосходный инструмент с увеличенным зеркалом, правда, шириной всего лишь в дюйм. Потом он отлил двухдюймовое зеркало и поместил его в сферическое закругление в конце трубы, где под углом в 45° оно ловило отраженные лучи и передавало изображение на выпуклую линзу окуляра, через который наблюдатель смотрел на звезды. В 1671 году Ньютон отправил этот небольшой, всего 6 дюймов в длину, инструмент в Королевское общество, где тот произвел настоящий фурор среди двух с небольшим сотен членов общества. Этот результат сподвиг ученого на публикацию труда “О цвете”, который позднее расширился и превратился в “Оптику” (1704). В этом сочинении Ньютон развернуто излагал свои теории и заканчивал ставшим знаменитым набором риторических “вопросов”, разъясняющим его размышления о природе физического мира. Согласно предсказанию Ньютона, ответы на эти вопросы появятся только у грядущих поколений[279].

Нарциссизм: оно думает, что весь мир вращается вокруг него

Впрочем, несмотря на знаменитую эпиграмму Александра Поупа: “Был этот мир глубокой тьмой окутан. / Да будет свет! И вот явился Ньютон”, – некоторые представители академического мира были не в таком восторге от его достижений. Многие коллеги Ньютона по прочтении трактата “О цвете” отнеслись крайне скептически к той идее, что свет состоит из крошечных частиц, возбуждающих движение в эфире. Глубоко оскорбленный этим приемом (как и многими другими случаями) Ньютон вступил в ожесточенный спор, беспрестанно требуя удовлетворения за реальные или воображаемые проявления неуважения, все более свирепо отвечая на любую критику, зачастую нанося личные оскорбления и отказываясь снисходить к тем, кого он считал “трещотками от математики” (и кем они в сравнении с ним, безусловно, являлись).

Самым стойким из его врагов был Роберт Гук, главный помощник Кристофера Рена при восстановлении Лондона после пожара 1666 года, куратор экспериментов при Королевском обществе. Начало их соперничества относится к 1672 году, когда Гук впервые раскритиковал Ньютоновы теории света, утверждая, что они не подкреплены достаточными доказательствами. Гук занимал важные посты и был уважаем за свои работы и изобретения – в числе прочего он усовершенствовал барометр и разнообразные термометры, создал анемометр (измеряющий скорость ветра), исследовал ультрафиолет и природу эластичности, продемонстрировал жизненную необходимость воздуха для людей и животных. Он много писал о природе света в Micrographia (1665) – большом труде, подробно повествующем о другом его изобретении, составном микроскопе.

Разъяренный Ньютон объявил Гука неспособным понять его суждения. Их обмен язвительными нападками не ослабевал с годами, не помогло и предположение голландского математика Христиана Гюйгенса (1629–1695), тоже явившееся вызовом для теории Ньютона. Гюйгенс предположил, что свет состоит из волн, а не из частиц. В действительности свет проявляет свойства и волны, и частицы, но это открытие будет сделано только через несколько столетий. Тем времен ожесточенный диспут продолжался, подогреваемый тем, что каждая сторона могла показать неполную правоту оппонента, но не могла окончательно подтвердить собственную версию.

Переместимся теперь в кофейню на лондонском Стренде, где в январе 1684-го Гук, Галлей и Рен затеяли спор о притяжении между Солнцем и планетами. После продолжительных дебатов Рен предложил щедрый приз, книгу стоимостью до 40 шиллингов (месячный доход рабочей семьи) на выбор, тому из них, кто сможет в течение двух месяцев показать, какую форму должна иметь планетная орбита, если тяготение Солнца подчиняется закону об обратном квадрате. Время прошло, ответа ни у кого не нашлось, и тогда Галлей отправился в Кембридж, чтобы поставить вопрос перед Ньютоном[280]. Как позднее рассказывал Галлей, великий ученый немедленно ответил, что у орбиты будет форма эллипса, добавив, что проблема тяготения решена им уже давно, просто он никому об этом не сообщал, но сейчас примется за подготовку работы к публикации. Получив это известие, Гук заявил, что у него эта идея возникла еще лет пятнадцать назад и он писал Ньютону в 1679 году, обсуждая как раз подобный закон. Гук мог интуитивно дойти до природы тяготения, но у него не было математической базы для доказательства, и хотя он, вероятно, чувствовал себя обманутым, история пестрит подобными недооткрытиями.

Ньютон в ответном насмешливо-скромном письме Гуку был краток: “Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов”. Их вздорные уколы закончились только со смертью Гука в 1703 году, после которой в результате изрядных политических махинаций его великий соперник был избран преемником на должность председателя Королевского общества. Но успех не мог изменить природы этого человека. Несмотря на всеобщее одобрение, встретившее Principia (откуда он удалил благодарность Гуку), он скрывал львиную долю своих исследований[281], запираясь в своей комнате в Тринити-колледже, не обращая внимания на пищу, трудясь при свете свечи, полностью уходя в себя. Он всегда был в разладе с собственным миром.

Несмотря на то что Ньютон делал упор на концепции универсальности фундаментальных законов природы, сам он стремился не к предсказуемой, механической вселенной, а к той, где нашлось бы место для духовного, то есть алхимии, на заре своих дней в основном занимавшейся трансмутацией “низких” веществ, особенно металлов, в “высшие” посредством “правильной медицины”. К XII веку эта тайная деятельность глубоко проникла в европейскую культуру благодаря арабам. Сперва между алхимией и химией почти не делали различий, обе дисциплины были связаны с различиями материальных веществ. Но алхимия также включала в себя исследование природы в форме порождения, ферментации, трансмутации и трансфигурации.

Алхимики различали семь основных металлов, каждый соответствовал одной из планет, в то время как Солнце идентифицировалось не только с золотом как с веществом, но и с “философским золотом”, со скрытой в нем мистической силой. Все это представляло огромный интерес для Ньютона. “Ни один жар не радует так сильно, как жар Солнца”, – писал он. Чашей Грааля каждого алхимика был так называемый философский камень, идеальный баланс стихий и сил, который, считалось, способен трансмутировать любой металл в золото и сообщить земному человеку способность к всеведению. Когда Сатана у Мильтона опускается на ослепительно сияющее Солнце, поэт затрудняется дать описание светила, но сообщает, что его можно уподобить философскому камню: “Тот камень, что существовал в мечтах, / Верней, чем наяву; искали зря / Философы столетьями его”[282]. Этот талисман фигурировал под разными именами, включая “солнце”, и, как считалось, принимал две основные формы: белого камня, который мог превращать основные металлы в серебро, и красного камня в солярной фазе, который мог превращать их в золото.

В садовой пристройке, примыкающей к стене университетской церкви и оборудованной специальным дымоходом для отвода дыма, Ньютон соорудил лабораторию, где огонь полыхал днем и ночью. При выплавке темно-красного сплава (сульфида красной ртути, известного художникам как вермильон или киноварь) он выделил жидкий металл, известный как ртуть, называвшийся в алхмии Mercurius, первоматериал, из которого состоит все прочее. Ньютон проникся такой страстью к этому металлу, что наполнил свою комнату в его честь темно-красной мебелью, шторами, подушками, даже кровать была обита красным. В конце концов постоянное обращение Ньютона с ртутью привело к скоплению металла в теле, вызывая тремор, бессонницу и, как некоторые считают, параноидальные иллюзии (согласно недавней теории, Ньютон страдал от синдрома Аспергера, одной из форм аутизма). Но Ньютон был прав, считая алхимию возможной, – она просто не могла быть обеспечена химией того времени.

Эпоху открытий от Коперника до Ньютона обычно называют научной революцией.

Известный популяризатор науки Джеймс Глик отмечал, что “в XVII веке наука была младшим партнером культуры, а к XIX уже стала частью культуры, причем большей”. Светские дамы заказывали портреты с секстантами и телескопами у своих ног[283]. Ньютон отбрасывет такую большую тень, что его последователей можно легко недооценить (Айзек Азимов однажды заметил, что, когда ученые спорят между собой, кто же величайший ученый в истории, на самом деле они обсуждают, кто занимает второе место). Хотя столетие после смерти Ньютона дало гораздо меньше открытий, связанных с Солнцем, важные открытия делались и тогда. Так, были произведены первые измерения скорости света, появились идеи о планетах в других звездных системах, были сделаны первые сообщения о темных линиях в солнечном спектре, делались первые работы о связи облаков с Солнцем.

“Алхмик в своей мастерской”, изображение XIX века. В алхимии было много чепухи, но благодаря ей химия смогла развиться как наука (Courtesy of the Chemical Heritage Foundation Collections. An Alchemist in His Workshop, a nineteenth-century representation)

Один вопрос в особенности гипнотизировал как ученых, так и общественность: каково реальное расстояние от Земли до Солнца? Ни один из имевшихся расчетов не был убедителен. Ключевую роль сыграло прохождение Венеры между Землей и Солнцем – быстрое движение еле заметной точки по бурлящему солнечному диску[284]. Знаменитый третий закон Кеплера гласит, что куб расстояния планеты от Солнца пропорционален квадрату времени, за которое планета совершает полный оборот, и, соответственно, дает нам относительное расстояние каждой планеты от Солнца, но не дает никаких абсолютных цифр.

Хотя Венера проделывала данный путь в течение миллионов лет, впервые это заметил молодой ланкаширский викарий Джереми Хоррокс 24 нояб ря 1639 года (спеша домой из церкви, где ему пришлось прочитать целых две проповеди). Викарий тут же понял, что, если наблюдать прохождение из двух достаточно отдаленных точек, полученных результатов будет достаточно для вычисления расстояния до Венеры, расстояния от Земли до Солнца и, наконец, размеров всей Солнечной системы. Послав приятеля наблюдать за этим явлением в Манчестер, Хоррокс произвел собственные наблюдения и удовлетворенно записал: “Объект моих самых трепетных надежд… только что полностью перекрылся с солнечным диском”[285]. Однако его амбициям не суждено было реализоваться, поскольку наблюдательный пункт друга викария оказался расположен слишком близко и потому был бесполезен. Миновало еще два прохождения, когда подобное наблюдение наконец завершилось успешно[286].

Усилия первопроходца были со стороны Хоррокса героической попыткой новичка. В 1716 году Галлей напечатал A New Method of Determining the Parallax of the Sun, or His Distance from the Earth (“Новый метод определения параллакса Солнца, или его расстояния до Земли”), но в этом памфлете он защищал гораздо более сложный подход – задействовать как можно больше наблюдателей по всему миру. В 1761 году научное сообщество было подготовлено к следующему прохождению. Парижанин Жозеф Николя де Лиль, построивший обсерваторию и школу астрономии в Санкт-Петербурге, послал астрономов в Индию, на остров Св. Елены и в другие места, чтобы обеспечить наблюдение прохождения 6 июня, в шестидесяти пунктах были размещены как минимум сто двадцать наблюдателей. Но само событие случилось в разгар Семилетней войны, и двое ученых, астроном Чарльз Мейсон и землемер Джереми Диксон (Диксон должен был провести демаркационную линию Мейсона – Диксона), оказались на борту корабля, атакованного французским фрегатом на пути к Суматре, одиннадцать членов экипажа погибли. Наблюдениям Мейсона и Диксона помешала война, а облака помешали остальным.

Астрономы не пали духом и приготовились к следующему прохождению, по расчетам, ожидавшемуся 3 июня 1769 года. На этот раз по всему земному шару было организовано семьдесят шесть наблюдательных пунктов. Королевское общество послало наблюдателей в северную Норвегию и Гудзонов залив, а также заплатило Джеймсу Куку (1728–1779), тридцатидевятилетнему морскому лейтенанту, за наблюдение из Таити.

Двадцать шестого августа 1768 года Кук отплыл из Англии на борту девяностовосьмифутового судна Endeavour – “помеси голландского сабо и гроба”, как его описал один историк[287], – взяв с собой профессионального астронома Чарльза Грина, ящики с телескопами, часами и метеорологическим оборудованием, а также семнадцать овец, несколько десятков кур и уток и молочную козу, уже бывавшую в кругосветном путешествии. Французское Морское министерство приказало всем своим командирам воздержаться от столкновений с Куком и немедленно отпустить его, если он все же попадет в плен, по той причине, что тот “занят важным для человечества делом”. Кук благополучно добрался до Таити без помех со стороны Франции.

Поскольку до прохождения оставалось еще шесть недель, Куку пришлось отдать строгие приказания, запрещающие торговлю металлическими предметами с аборигенками, которые украшали бедра замысловатыми татуировками из стрел и звезд и с готовностью отдали бы свою благосклонность в обмен на гвоздь или два (сначала курс был “один корабельный гвоздь за простое совокупление”[288], но потом быстро наступила гиперинфляция). Энтузиазм команды предыдущего корабля, “Дельфина”, был таков, что из судна выдернули почти все гвозди, что привело его в непригодное состояние. Несмотря на старания Кука, металлические предметы – столовые приборы, скобы, кухонная утварь – продолжали исчезать.

Endeavour вернулся в Англию 17 июля 1771 года. Тридцать шесть членов экипажа (первоначально состоявшего из девятисот сорока одного человека) – многие были подростками – умерли в дороге; средний уровень потерь по тем временам. Наблюдения Кука, как и все остальные, были отправлены в Париж, где их должен был суммировать и исследовать ведущий французский астроном того времени Жозеф Лаланд. По мере анализа результатов стало ясно, что множество наблюдателей не смогли обеспечить точность фиксации момента, когда край планеты и звезды соприкоснулись. Когда черная точка прикоснулась к краю диска, она будто поглотилась Солнцем (чья грань была громко прозвана терминатором), и это явление внесло смятение в ряды наблюдателей, которые разошлись в точной оценке момента на несколько секунд[289]. Несмотря на эти вариации (а также еще несколько проблем, вызванных разницей в часовых поясах), Лаланд смог вычислить расстояние – 95 млн миль, всего на 2 млн больше сегодняшней оценки. В 1894 году американский астроном Уильям Харкнесс предъявил цифру в 92 797 000 миль, которая уже почти не отличается от современного значения, колеблющегося между 92 955 887,6 и 92 750 600,02.

Последнее прохождение случилось 8 июня 2004 года. Я наблюдал это явление в последние часы, находясь на крыше высотного дома в Манхэттене. К тому моменту, как выразился один из наблюдателей, “мушка на лице Солнца переместилась на другую щеку”. Край Венеры казался изменчивым в волнах жара, поднимавшихся от города в атмосферу. Я помню ощущение незначительности планеты, которая казалась полностью поглощенной гигантской звездой, муравьем, ползущим по светящемуся апельсину. Когда Венера достигла точки терминатора, возникло ощущение, что в нижнем правом углу Солнца просверлили дырку, чтобы маленький гость мог сбежать. Сегодня ученые могут измерить расстояние до планет с помощью радаров, а зонды, висящие в глубоком космосе, сделали масштабные кампании по наблюдению прохождения достоянием истории. Многие ли вспомнили драматическую историю этих наблюдений во время последнего прохождения, 6 июня 2012 года?

Венера еще могла занимать умы астрономов или правительств, но интерес общества уже переместился на другие вещи. Всевозможные виды игры со светом стали предметом повального увлечения со времен Сэмюеля Пипса – камера обскура, камера люцида и прочие световые фокусы, но даже здесь телескопы занимали особое, почетное место. С появлением все более мощных моделей небо становилось доступной картой. Американский поэт Тед Кузер облек в стихи это новое чувство первооткрывательства:

Прибор Галилея использовался как для земных, так и для небесных целей, обычная модель была 5–6 футов в длину. Увеличение достигалось простым раздвиганием тубуса, к 1670 годам это расстояние достигало 140 дюймов. Телескопы соревновались друг с другом за степень увеличения, но этот метод имел свои пределы, и вплоть до 1730-х дальнейшего роста не происходило. Затем Джеймс Хедли и другие разрешили некоторые практические сложности, с самого начала сопровождавшие ньютоновские прототипы, и вскоре появились телескопы-рефлекторы с основным зеркалом до 6 дюймов в диаметре. Исследователи неба получили целый арсенал инструментов: ахроматические линзы (чтобы устранять дефекты рассеянного света), оптическое стекло, микрометр (способный измерять малые углы) и крест нитей (для точного нацеливания).

К 1780 году рефлекторный телескоп с параболическими отражателями в руках Уильяма Гершеля позволил солнечной астрономии стать отдельной областью исследований. Постройка мощнейших телескопов своего времени была только одним из достижений Гершеля. Третий ребенок гобоиста ганноверского военного оркестра, он тоже играл в этом оркестре с четырнадцати до девятнадцати лет, пока его батальон не задействовали во время Семилетней войны. По совету отца он бежал в Англию (“Никто не обратил внимания”, – заметил Гершель, хотя курфюрст Ганновера находился в британском подчинении) и зарабатывал на жизнь как переписчик нот, дирижер, композитор, учитель музыки, скрипач и органист на светском курорте в Бате. Вскоре он занялся, по его словам, “сооружением небес”, изготавливая из древесины “элегантные, как виолончели” тубусы телескопов и окуляры из эбонита, использующегося для гобоев, – все для увеличения того, что он называл “пронизывающей пространство силой”.

Примечания