6

Наряду с математическими работами Ньютон в начале XVIII в. продолжает трудиться над подготовкой нового издания «Начал». Кроме необходимых исправлений, ему кажется важным прояснить вопрос о сущности тяготения. Частично он затрагивает его в «Оптике», опубликованной в 1704 г. (Ньютон сначала имел намерение сделать «Оптику» Книгой IV «Начал», но затем от него отказался»). Попытаемся теперь разобраться, как сам Ньютон смотрел на эту проблему. Верил ли он в действие на расстоянии, т. е. в представление о том, что материя может действовать там, где ее не существует? В письме к Бентли он говорит: «То, что тяготение должно быть врожденным, существенным и присущим материи свойством, так что одно тело может воздействовать на другое на расстоянии через вакуум — без посредства чего-то еще такого, с чьею помощью и посредством чего его действие и сила может быть передаваема от одного к другому,— это мне представляется столь грандиозной бессмыслицей, что я не верю в существование хоть одного человека, искушенного в философии, который мог бы принять подобную нелепость» [21, с. 25—26]. И все же Ньютону часто приписывается прямо противоположное мнение. Доктрина «действия на расстоянии» имеет своего автора, но это не Ньютон, а Роджер Коте, который редактировал второе издание «Начал» в 1713 г. и выдвинул эту доктрину в своем Введении. Когда позднее ньютонианская философия получила широкое распространение в Европе, это было выражением точки зрения скорее Котса, чем Ньютона, что составило основное содержание философской интерпретации. Так незадолго до середины XVIII в. появился некий вид «обтекаемого ньютонианства, у которого все глубоко существенные недосказанности творца теории, возникшие из-за его личного взгляда на встречаемые трудности, были выглажены менее тонко чувствующими предмет его эпигонами» [22, с. 1639].

Одним из существенных понятий в физике Ньютона было понятие эфира. Представление об эфире было гипотезой, с помощью которой Ньютон пытался объяснить постоянно расширяющийся круг явлений: как следует из его «Вопросов» в «Оптике», а также из множества неопубликованных рукописей, эфир давал возможность объяснить столь различные явления, как перенос тепла в камере, лишенной воздуха, затухание маятника в вакууме, различные свойства света, передача раздражений от органов чувств в мозг и многое другое. Неудивительно, что Ньютон прибегал к представлению об эфире как об одном из «активных принципов», лежащих в основе здания науки.

С другой стороны, механический жидкий эфир, вроде того, что предлагался картезианцами, был для Ньютона невозможной вещью, и поэтому он проводил четкое различие между тем, что он называл эфиром, и телом. Он даже рассматривал (в наброске письма к Лейбницу) такой эфир как «субстанцию», в которой тела двигаются и плавают без сопротивления и которая, следовательно, не обладает vis inertiae, но действует согласно иным, нежели механическим, законам» [23, с. 203]. Не следует, однако, думать, что онтология ньютоновского эфира, будучи существенно немеханической, была связана с его теологической моделью, включающей Бога, управляющего материей в пустом пространстве, которое является его чувствилищем. Ньютон в первую очередь стремился к физическому объяснению. Вот он и изобретаем конструирует свой эфир как один из краеугольных камней мироздания — наряду с материей, пустотой и силой.

Здесь уместно вкратце остановиться на том, какое место Ньютон отводил изобретению и конструированию гипотез и как это отношение Ньютона к гипотезе эволюционировало в его собственном творчестве и в интерпретации его переводчиков и толкователей [24, 25].

Начнем с того, что знаменитое высказывание «гипотез не измышляю» применяют обычно ко всему творчеству Ньютона, не ограничиваясь никакими временными рамками. Однако этот призыв появился лишь во втором издании «Начал» (1713), а в первом издании (1687) он отсутствовал. В первом издании Книга III открывалась набором «Гипотез», которые в позднейших изданиях стали называться «Правилами философствования» или же «Явлениями». В начале 1690-х годов, прежде чем Ньютон занял столь жесткую позицию по отношению к гипотезам, он даже предполагал, что «Оптика» будет Книгой IV в «Началах», а выводы этой книги будут состоять из ряда гипотез. Поэтому, чтобы понять философию науки Ньютона, мы не должны характеризовать ранний и наиболее продуктивный период его творчества при помощи этого позднейшего лозунга.

С другой стороны, первый английский перевод «Начал» не был адекватен оригиналу. Фраза «гипотез не измышляю» (hypotheses non fingo) была намеренно переведена как I frame no hypothesis, т. е. «гипотез не создаю». Дело в том, что латинскому глаголу fingere есть точный английский эквивалент to feign, что может означать подделывать, симулировать, притворяться, делать вид и т. п., т. е. этот глагол имеет оттенок обманного действия, в то время как глагол to frame означает «создавать, конструировать, умудриться придумать». Как справедливо утверждает Б. Коэн, Ньютон был бы абсолютно неправ, если бы заявил, что никогда не строил (not to frame) гипотез, так как он был весьма искушен в этом, подобно многим его современникам. Но он был по-своему прав, говоря, что имеется серьезное различие между научным объяснением и неподтвержденным домыслом-догадкой. В этом смысле он гипотез не измышлял.

Итак, для Ньютона эфир, несмотря на все его неприятие гипотез, оставался важной частью представления о мироздании. Особенно существенной для Ньютона является микроструктура эфира, который, утверждает он, состоит из частиц, возможно даже более малых, чем частицы света (а их, по Ньютону, кстати, принципиально невозможно наблюдать — качество, присущее элементарным частицам! — по причине прозрачности). Подобно тому как малый магнит обладает большей силой пропорционально массе, чем большой, мельчайшие эфирные частицы обусловливают силы огромной величины по сравнению с размером этих частиц. Это соотношение между малостью размера и огромностью силы является частичным следствием представления Ньютона о пористости материи. Поскольку поры в любом физическом объекте уменьшаются по величине и по количеству с уменьшением рассматриваемого объема, его твердые части все более сводятся к точке. В конце концов это приводит к тому, что твердость теоретически определяется остающимися бесконечно твердыми частицами. Соответственно, раз материя становится столь сильно сконцентрированной, это обусловливает возникновение сил, громадных по сравнению с их величиной. Как говорит Джон Кейл — ученик Ньютона, «притяжение не является столь сильным, когда частицы данного размера имеют несколько пор, но тогда, когда они всецело тверды» [26, с. 104].

Таким образом, размер становится важным фактором, когда рассматриваются частицы абсолютной твердости. Уменьшение материи, обусловленное малочисленностью частиц и их малостью, наделяет пространство существованием сил, распространяющих свое действие сквозь него. Эта «эфирная среда» имеет динамическую природу и вовсе не является механической жидкостью. С этой точки зрения размеры частиц и пор являются характеристиками «эфира-силы». Все силы, действующие на расстоянии, например тяготение, сводятся к одной-единственной силе отталкивания. Ньютон полагал, что силы между частицами таковы, что они способны изменяться, переходить из одного «качества» в другое. В 31-м Вопросе «Оптики» говорится, что «силы притяжения между частицами могут проявляться до тех пор, пока расстояния между ними не станут слишком малыми, и тогда вместо притяжения должно проявиться отталкивание» [27, с. 395].

Таким образом, все частицы материи представляются окруженными оболочкой из различных сил, которые, взаимодействуя,, изменяют конфигурацию внутренних слоев частиц в любом данном теле, а также их видимые свойства. Будучи убежден в первичности силы, Ньютон при объяснении взаимодействий и видимых свойств материи больше интересовался тем, как осуществляется динамическая перестройка (или, как мы сказали бы сегодня, как изменяется конфигурация поля), а не тем, как это отражается на геометрических свойствах предметов. Хотя он сам и не мог измерить, определить количественно эти внутренние силы, управляющие материей, этому вопросу были посвящены исследования его первых учеников — Кейла и Фрейнда. Представление Ньютона о том, что материя во Вселенной занимает гораздо меньше места, чем вакуум, было основным в его теории сил, поскольку силы и предназначались для действия внутри квазипустоты материи, т. е., как уже говорилось, представление Ньютона о вакууме было тесно связано с верой в первичность силы.

В отличие от многих позднейших философов, Ньютон считал разумным задать вопрос: что является причиной (или причинами) каждой данной силы и остается ли она таковой на следующем уровне бытия? Одной из центральных проблем для него была онтологическая проблема причинности силы, а термин «активный принцип» использовался им для того, чтобы, как говорит МакГуайр, «подчеркнуть категорию проблем». Ясно, что термин «активный принцип» Ньютон использовал в более широком смысле, чем термин «сила». Например, эфир «Оптики» 1717 г. является одним из активных принципов, вводимых для того, чтобы с его помощью попытаться решить проблему о причине силы.

Ньютон говорит, что эфир состоит из частиц и может быть охарактеризован как «разреженный, тонкий, эластичный», тот, который «расширяется и сгущается». Благодаря своей тонкости он может проникать сквозь пространство, благодаря разреженности — не оказывать сопротивления материальному движению и т. д. Способность эфира изменять плотность приводит к тому, что он более разрежен в порах тел, чем в окружающем пространстве, различная плотность в двух разных местах будет являться причиной движения тел друг к другу — как из более плотной в более разреженную среду. Так Ньютон пытался объяснить причину силы тяжести. Хотя такое объяснение, по-видимому, его не вполне удовлетворяло, ясно, что главное в этой гипотезе эфира, как и во всех остальных,— его назначение и функция, а именно заполнение пространства между материальными телами и действие в нем. В то время как «грубая, неживая» материя не может действовать через пространство, эфир по своему статусу, по определению способен это совершать. Поэтому Ньютон неоднократно подчеркивает различие между эфиром и материей, определяя его как «чрезвычайно тонкую активную субстанцию и среду». Он говорит: «Чтобы отделить эту среду от тел, которые плавают в ней, от их испарений и излучений и от воздуха, я буду в дальнейшем называть ее Эфир, а под словом Тело я буду подразумевать тела, которые плавают в нем, употребляя это слово не в новейшем метафизическом смысле, но в смысле общебытовом» [23, с. 220, 246]. Более точно он определяет понятие «тело» в Предисловии к третьему изданию Книги III «Начал»: «как все, что может быть движимо и осязаемо, в чем есть сопротивление осязаемым вещам... короче, это то самое, что простой народ обозначает этим словом» [23, с. 220]. Для ньютоновского эфира более существенным является не дискриптивное отличие от обычных тел, а образ действия. Силы отталкивания, существующие между частицами эфира, не только по своему характеру отличаются от притягивающих сил дальнодействия, но и находятся в существенно ином отношении с материей. Они не пропорциональны общему количеству вещества, а, наоборот, тем больше, чем меньше частица. Таким образом, импульс эфира как функция его упругости и плотности становится величиной нереальной.

То, что Ньютон мыслил свой эфир существенно немеханическим, подтверждается еще и тем фактом, что начиная с 1690 г. для объяснения тяготения было создано несколько хорошо известных и истинно механических моделей эфира, которые он мог бы принять, если бы хотел пойти по пути построения механической гипотезы. Наоборот, некоторые последователи и исследователи творчества Ньютона явно стремились интерпретировать построения Ньютона иначе. В этом смысле характерной является книга Брайана Робертсона «Диссертация об эфире сэра Исаака Ньютона», вышедшая в Дублине в 1743 г. В ней рассматривается эфир, представляющий собой жидкость, изменение механических свойств которой служит причиной тяготения, оптических свойств, теплоты и т. д.

Ньютон, безусловно, предпочитал механическое объяснение для любого явления, и он никогда не отвергал механического объяснения сил тяготения (поэтому в «Оптике» он вновь и вновь повторяет, что не сбрасывает со счетов возможность существования механической причины тяготения), но гениальная интуиция подсказывала ему, что путь решения этой проблемы следует искать за пределами механицизма.

Конечно, чрезвычайно соблазнительно впасть в другую крайность и пытаться увидеть в ньютоновской картине изменения характера взаимодействий для макрочастиц и частиц эфира нечто аналогичное силам дальнодействия и близкодействия, проявляющимся между атомами и их составными частями, однако такая параллель была бы чересчур вольной. Тем не менее поразительное сходство построений Ньютона для эфира с представлениями позднейших физиков (наиболее яркий пример тому — У. Томсон) показывает, как тесно была переплетена ньютонова механика с ньютоновой физикой и как глубоко его идеи, подчас самые противоречивые, оказывались наилучшей дорогой для достижения истины.

Ньютон еще при жизни стал национальным героем. Его достижения в физике были столь значительны, что воспринимались как модель для познания всех закономерностей в природе и обществе. В глазах своих современников он совершил чудо: он понял язык Природы, более того, он вступил с ней в диалог и на свои вопросы о том, как устроен мир, получил четкие и однозначные ответы. Недаром Александр Поп сочинил ему эпитафию:

Nature and nature's laws lay hid in night.

God said: «Let Newton be!» And all was light.

(К Познанью мира ключ лежал во мраке много лет.

«Да будет Ньютон!» — Бог сказал. И вспыхнул яркий свет.)

Но сам Ньютон прекрасно понимал, что ответы, которые он получил, не столь точны и не столь однозначны. Свидетельство тому — мучительные раздумья над проблемой тяготения, поиски гипотез эфира, теологические размышленья. Ньютон знал, что законы Природы не могут сводиться к одной механике. Но, с другой стороны, все, что он знал, он поведал миру. Основы современной науки были им созданы. Революция завершилась.

***