7
За исключением телескопа, ни одно научное открытие не вызывало столько любопытства и удивления, как эксперименты с барометром и воздушными насосами. Некоторые намеки на то, что воздух имеет вес, можно обнаружить еще в трудах Аристотеля и Платона, но до Галилея и Торричелли вопрос оставался открытым. Этот вопрос был тесно связан с проблемой существования пустоты. Многие ученые от Аристотеля до Декарта полагали, что пустоты не существует в природе, что «боязнь пустоты» («horror vacui») свойственна природе, как если бы она была наделена способностью чувствовать. Даже Галилей не был вполне свободен от этого представления: он был удивлен, когда узнал, что поршневой насос не может поднять воду на высоту, превышающую 18 локтей, и следовательно, пустота, образующаяся под поршнем, не заполняется после достижения этого предела.
Таким образом, уже Галилею было известно, что «боязнь пустоты» ограничена, причем пределы ограничения определяются высотой подъема жидкости. Кроме того, он хорошо знал, что воздух имеет вес, и считал, что его плотность приблизительно в 400 раз меньше, чем плотность воды. Установить взаимосвязь между этими двумя фактами удалось уже ученику Галилея — Торричелли.
Эванджелиста Торричелли (1608—1647) — один из наиболее выдающихся итальянских ученых первой половины XVII в. Он представлял собой уже второе поколение учеников Галилея — Торричелли изучал математику под руководством ученика Галилея Бенедетто Кастелли — и стал впоследствии профессором математики Римского университета. Кастелли познакомил Галилея с трактатом Торричелли «О движении свободно падающих и брошенных тяжелых тел». Потом Торричелли было предложено переехать к Галилею в Арчетри в качестве помощника. Он согласился, и его общество скрасило последние дни слепого ученого — Галилей умер три месяца спустя «на руках своих учеников, Вивиани и Торричелли», который стал его преемником на посту придворного математика великого герцога Тосканского.
Знаменитый опыт Торричелли по обнаружению атмосферного давления был поставлен по его поручению Вивиани в 1643 г. с целью обнаружить величину «сопротивления образования пустоты», о которой говорил Галилей. Он не был опубликован, однако в письме своему другу Микеланджело Риччи Торричелли его подробно описывает [19, с. 97]. Стеклянную трубку, длиной около метра, запаянную с одного конца, наполняют ртутью и погружают открытым концом вниз в чашу со ртутью, при этом ртуть в трубке опустится, остановившись на уровне «в один локоть с четвертью и еще палец». Торричелли так объясняет полученный им результат: «До сих пор думали, что эта сила, которая удерживает живое серебро [ртуть] от его естественного стремления упасть вниз, обусловлена сосудом, или пустотой, или некоей весьма разреженной субстанцией, но я утверждаю, что она внешняя, что сила приходит извне. На поверхность жидкости в чашке давит тяжесть 50 миль воздуха... В такой же трубке, но значительно более длинной вода поднимается на высоту 18 локтей, т. е. во столько раз выше ртути, во сколько раз ртуть тяжелее воды, для того чтобы уравновесить ту же самую причину, оказывающую давление и в том, и в другом случае» [19, с. 97-98].
Интересно отметить, что Торричелли в это время был поглощен математическими исследованиями циклоиды (которой вскоре заинтересуется Гюйгенс), поэтому он не позаботился о публикации своего поразительного эксперимента. Но тем не менее его опыт стал известен всей Европе благодаря Мерсенну: в 1644 г. Риччи написал ему о нем, и вскоре сообщение о результатах Торричелли стало сенсацией в кругу французских ученых, особенно оно заинтересовало Паскаля.
ЭВАНДЖЕЛИСТА ТОРРИЧЕЛЛИ
Паскаль рассудил, что если столб ртути удерживается просто давлением воздуха, то этот столб должен быть меньше на возвышенных местах. Он пытался это проверить, проводя эксперименты на парижских колокольнях, но для ощутимого результата разница высот была слишком мала. Поэтому он написал своему деверю, чтобы тот проделал этот опыт на Пюи де Дом, самой высокой горе в Оверни, Получилась разница в три дюйма для величины столба ртути у подножья горы и на ее вершине. Паскаль повторил эксперимент Торричелли со стеклянной трубкой длиной 46 футов, наполненной красным вином (очевидно, стеклянные трубки для вина было легче достать). Кроме того, была показано, что пузырь, наполненный воздухом, раздувался на вершине горы и сжимался у ее подножья.
Среди замечательных ученых и мыслителей XVII в. имя Блеза Паскаля (1623—1662) занимает особое место. Слабый и болезненный от рождения, фанатически приверженный идеям религиозного аскетизма, Паскаль лишь малую часть своей короткой жизни посвятил науке, однако то, чего ему удалось достигнуть в математике и физике, создало ему славу одного из гениальных предшественников современного естествознания.
Паскаль родился в маленьком городке Клермон-Ферране на юге Франции. Его отец был президентом податной палаты и довольно известным математиком-любителем (одна из замечательных математических кривых — «улитка Паскаля» названа так в честь Паскаля-отца). В 1631 г. семья переселилась в Париж, где дом Паскаля стал местом собраний кружка выдающихся ученых и мыслителей, из которого вскоре образовалась Парижская академия наук.
БЛЕЗ ПАСКАЛЬ
Блез Паскаль рос необычайно одаренным мальчиком — первое его научное сочинение о свойствах звука было написано, когда ему едва исполнилось 12 лет. Образование он получил дома под руководством отца, немалую роль сыграло тут и общение с такими выдающимися умами Франции, как Мерсенн, Роберваль и Каркави. В возрасте 16 лет он доказывает так называемую теорему Паскаля о шестиугольнике, вписанном в коническое сечение, которая была опубликована в 1641 г. и оказала заметное влияние на развитие современной геометрии.
Другим выдающимся достижением Паскаля в геометрии были исследования, относящиеся к циклоиде. Продолжением этих работ были исследования по интегрированию и исчислению бесконечно малых. Паскаль шел по стопам знаменитого итальянского математика Кавальери; он расширил и углубил его исследования, связав метод неделимых, изобретенный Кавальери, с суммированием рядов. Впоследствии великий Лейбниц признавался, что использовал работы Паскаля при создании дифференциального и интегрального исчисления.
В 19 лет Паскаль изобрел счетную машину, и в 1645 г. им было опубликовано подробное описание устройства этой машины, предназначенной для воспроизводства четырех арифметических действий. В последующее десятилетие им был изобретен «арифметический треугольник», образуемый биномиальными коэффициентами и имеющий применение в теории вероятностей. Трактат об этом треугольнике был написан Паскалем в 1645 г., однако опубликован лишь после его смерти. В частности, в этом трактате впервые был применен для доказательства метод полной индукции, нашедший в дальнейшем широкое применение в математике. Начиная с 1647 г. Паскаль в течение шести лет занимался физическими исследованиями, повторив барометрические опыты Торричелли. В дальнейшем Паскаль показал, что с помощью барометра можно производить измерение высот, а также он открыл существование связи между показаниями барометра и изменением погоды. Главным достижением Паскаля в физике было открытие основного закона гидростатики, известного ныне как закон Паскаля. Эти замечательные результаты были им изложены в двух работах — «Трактате о тяжести воздуха» (1653) и «Трактате о равновесии жидкостей» (1653), которые были опубликованы лишь после его смерти, в 1663 г.
После 1653 г. Паскаль окончательно порывает с занятиями наукой и удаляется в монастырь янсенистов в Пор-Рояле, целиком посвятив себя религии. Принятию такого решения способствовало крайнее неустойчивое психическое состояние, вызванное изнурительной работой, смертью горячо любимого отца (1651) и любовной неудачей. В 1657 г. появились знаменитые «Письма к провинциалу» — религиозный памфлет, направленный против иезуитов, сыгравший выдающуюся роль в борьбе против иезуитов во Франции. После смерти Паскаля были изданы «Мысли», составившие ему славу одного из выдающихся писателей Франции.
В коротком «Трактате о равновесии жидкостей» Паскаль провозгласил закон, гласящий, что давление, оказываемое на жидкость, передается во все стороны равномерно и равно одной и той же силе, действующей перпендикулярно по отношению к площадкам равной площади. С помощью опытов он показал, что давление жидкости на поверхность зависит только от высоты столба жидкости. Несколько сосудов различной формы имели подвижное дно одинаковой площади, которое, как поршень, входило в их нижнюю часть. Дно удерживалось нитью, один конец которой прикреплялся к нему, проходя внутри сосуда, а к другому концу, перекинутому через блок, подвешивался груз. Дно опускалось, когда высота столба воды достигала определенной, одинаковой для всех сосудов, высоты. Паскаль брал также два поршня, запирающие жидкость в замкнутом сосуде, так что площадь поверхности одного была в 100 раз больше площади поверхности другого. Сила одного человека, действующая на первый поршень, уравновешивала силу 100 человек, действующую на второй поршень. «Таким образом, из этого следовало, что сосуды заполненные жидкостью, представляют собой новый принцип механики и новую машину для умножения усилий во сколько угодно раз» {21, III, с. 85].
Доктрина «боязни пустоты» была преодолена благодаря экспериментальным исследованиям во Франции и Италии. Затем они были продолжены в Германии, где изучением проблемы вакуума занялся Отто фон Герике.
Герике (1602—1686) происходил из знатной магдебургской семьи. Он учился в немецких университетах, а также в Лейдене, а затем путешествовал по Англии и Франции. Во время Тридцатилетней войны Магдебург в 1631 г. был разграблен, и Герике со своей семьей едва спасся. Впоследствии он зарабатывал себе на жизнь как инженер в армии Густава-Адольфа. В 1646 г. он стал бургомистром Магдебурга.
Спор относительно вакуума навел его на мысль проверить факты экспериментально. Он говорил, что «красноречие, элегантность выражений и искусство спора ничего не создадут в области естественных наук». В 1663 г. он закончил написание своей книги «О пустом пространстве», которая была напечатана лишь в 1672 г.
Сначала для опытов Герике взял винный бочонок, наполненный водой, и попытался выкачать жидкость с помощью бронзового насоса, приделанного к низу бочонка. Однако обручи и железные винты, крепящие насос к бочонку, пропускали воздух. После того как крепления были сделаны более тщательно, трое сильных мужчин, тянувших за поршень, наконец, добились того> что вода пошла из бочонка. При этом был слышен такой звук, как будто бы оставшаяся жидкость внутри бочонка испытывала бурное кипение, и это продолжалось до тех пор, пока воздух не занял место выкачанной воды.
Затем протекавший деревянный бочонок был заменен медным шаром, воздух и воду начали откачивать, как и прежде. Сначала поршень шел легко, затем двое сильных мужчин едва могли его сдвинуть с места, когда, наконец, «внезапно с громким треском и к ужасу всех присутствующих» шар сплющился. После этого была построена более массивная и геометрически более совершенная сфера. «При открывании запорного крана воздух врывался внутрь шара с такой силой, как будто бы он намеревался втиснуть туда всех, стоящих рядом. Хотя вы и находились на значительном расстоянии, тем не менее у вас перехватывало дыхание и, безусловно, вы не могли протянуть руку над запорным краном без того, чтобы ее не втянуло внутрь» [22, с. 75].
Герике затем изобрел воздушный насос, первая конструкция которого изображена на рисунке. Верхняя часть с запорным краном — съемная, так что испытываемая часть может быть туда подсоединена. Как гарантия того, что воздух не просочится, запорный кран погружался под воду, которая наливалась в конический сосуд. С этим насосом он проводил бесчисленные опыты: у часов, погруженных в вакуум, не было слышно тиканья, пламя угасало, птица широко раскрывала рот и умирала, рыбы погибали, виноград мог сохраняться в вакууме шесть месяцев.
Степень вакуума Герике измерял с помощью водяного барометра — длинной трубки, соединенной с откачиваемым объемом и опущенной снизу в воду. По мере того как из сосуда откачивался воздух, вода в трубке поднималась под действием атмосферного давления. Аналогичный прибор он использовал также и для предсказания погоды.
Наиболее знамениты опыты Герике, обнаруживающие давление воздуха, которые он проводил с различными откаченными сосудами. В одном из таких опытов к поршню, ходившему внутри большого цилиндра, привязывалась веревка, которая перекидывалась через блок, а затем разделялась на концы, за которые могли взяться двадцать или тридцать человек. Как только в цилиндре образовывался вакуум (для чего цилиндр соединялся с заранее откаченным объемом), поршень внезапно уходил вниз под действием атмосферного давления и люди, державшиеся за веревки, срывались со своих мест. При проведении этого эксперимента Герике впервые услышал об опытах Торричелли, поставленных на одиннадцать лет раньше.
ОТТО фон ГЕРИКЕ
Другой знаменитый опыт Герике провел в 1654 г. в Регенсбурге. Это было красочное зрелище, на котором присутствовали император Фердинанд III и депутаты рейхстага. Из сосуда, состоящего из двух плотно пригнанных друг к другу бронзовых полушарий, выкачивался воздух. Затем полушария привязывались к двум лошадиным упряжкам, которые пытались их разъять. Это удалось сделать лишь усилиями шестнадцати лошадей, причем разделение полушарий сопровождалось громовым треском. Это и неудивительно, так как диаметр полусфер составлял около 40 см и, следовательно, при хорошей откачке они сжимались усилием более одной тонны.
Герике сначала и не думал публиковать сообщения о своих опытах, и его книга «О пустом пространстве» была написана «спустя почти десять лет, а опубликована и того позже — в 1672 г. На самом деле книга посвящена главным образом проблемам космологии, а опытом с вакуумом в ней отведена лишь часть третьей главы.
Исследования Герике были продолжены в Англии Бойлем, который узнал о них, по-видимому, из книги Каспара Шотта «Гидравлико-пневматическая механика», опубликованной в 1657 г.
Старший современник Ньютона, Роберт Бойль (1627—1691) внес значительный вклад в развитие естествознания, но в первую очередь надо отметить, что он является основоположником химии как науки. «Химики,— писал он,— руководствовались до сих пор узкими принципами, не глядели на вещи с более высокой точки зрения. Они видели свою задачу в изготовлении лекарств и превращении металлов. Я попытался рассмотреть химию совсем с другой точки зрения — не как врач или алхимик, а как естествоиспытатель» [23, I, с. 194].
Бойль родился в замке Лисмор в Ирландии и воспитывался в привилегированном Итонском колледже. Тем не менее в детстве, как он пишет в своей автобиографии, он привык водить компанию с детьми из простонародья и подражать при этом заиканию одного из своих приятелей. Впоследствии он пытался излечиться от этого приобретенного им недостатка различными способами «столь же усердно, сколь и безуспешно». После обучения в Итонском колледже, в возрасте 12 лет, он отправился вместе со своим воспитателем в заграничное путешествие. Он посетил Францию, Швейцарию и Италию. Бойль хорошо знал итальянский язык, и за время пребывания во Флоренции смог детально познакомиться с работами и инструментами Галилея, которые произвели на него большое впечатление. В 1644 г. он возвратился в Англию, что бы вступить во владение наследством после смерти отца.
Насос Герике
Магдебургские полушария
Его интерес к естествознанию пробуждается в результате участия в научном кружке, который после реставрации Стюартов превратился в Лондонское королевское общество. В 1654 г. Бойль переехал в Оксфорд, построил там химическую лабораторию и взял к себе ассистентом Роберта Гука. Прочитав об опытах Герике, он построил более совершенный воздушный насос; в 1660 г. выходит в свет его работа «Новые физико-механические эксперименты, касающиеся упругости воздуха и ее следствий». Продолжая свои опыты, он обнаруживает в 1662 г. связь между давлением и объемом воздуха в замкнутом сосуде — то, что впоследствии, получив количественную формулировку, стало законом Бойля — Мариотта.
В работе 1661 г. «Скептический химик» Бойль излагает свои взгляды на строение вещества. По его мнению, материальные тела состоят из элементов, под которыми он понимает неразложимые далее части веществ, а не воздух, воду, огонь и землю, как привыкли считать со времен Аристотеля. Химическое соединение по Бойлю — это соединение двух или большего числа элементов. Одним из первых Бойль указал на принципиальную разницу между химическим соединением и смесью веществ.
В 1668 г. он переезжает из Оксфорда в Лондон, где снова организует химическую лабораторию и становится одним из самых деятельных членов Королевского общества. В значительной степени Бойлю обязана своим возникновением и аналитическая химия. До него при качественном способе анализа ограничивались так называемым сухим способом, а Бойль первым показал, что можно определять вещества при помощи жидких реактивов.
Как большинство ученых его времени, Бойль бы разносторонним исследователем. Он живо интересовался вопросами истории, лингвистики и богословия — ревностный христианин, он перевел Евангелие на турецкий язык. В течение последних сорока лет он был очень слаб здоровьем. Его память была столь плоха, что он часто подумывал о том, чтобы бросить науку, и все же он был плодовитый автор, который завоевал признание как на своей родине, так и за рубежом. Незадолго до 1657 г. он намеренно отказался от «серьезного и должного» чтения трудов Гассенди, Декарта или Фрэнсиса Бэкона, «для того чтобы не быть в плену предвзятых мнений, теорий и принципов до тех пор, пока я не потрачу некоторое время на размышление над вещами, которые пришли в голову мне самому».
РОБЕРТ БОЙЛЬ
Бойль приделал барометр к приемнику воздушного насоса и наблюдал вскипание нагретых жидкостей и замерзание холодной воды при откачке.
Бойль, возможно, никогда бы не открыл закон, носящий его имя, если бы не невежественная критика со стороны некоторых его коллег. Фрэнсис Линус, профессор из Голландии, прочитал бойлевские «Новые эксперименты» и заявил, что воздух абсолютно не способен произвести столь ощутимые действия, о которых говорит Бойль, например перемещение ртутного цилиндра длиной 29 дюймов; он утверждал, что ртуть подвешена на невидимых нитях, идущих от верхнего конца трубы, и чтобы почувствовать их, он закрывал верхний конец трубы пальцем.
Титульный лист «Новых физико-механических экспериментов »
Эта критика заставила Бойля возобновить исследования. «Теперь мы попытаемся показать, что в специально поставленных экспериментах упругость воздуха способна производить гораздо больше, чем нам необходимо ей приписывать для объяснения явлений в опыте Торричелли... Мы взяли затем длинную стеклянную трубку, которую с помощью горелки и ловкости согнули на конце так, что закругленная часть вышла почти параллельной остальной трубе, а отверстие в этом коротком отростке... было тщательно герметически закупорено. Длина отростка была разделена на дюймы (каждый из которых был разделен на восемь частей) - это было сделано с помощью бумажной шкалы, которая была аккуратно приклеена на трубку». Аналогичная бумажная шкала была приклеена на длинном отростке трубы. Затем «в колено или закругленную часть сифона, было налито столько ртути», чтобы в обоих отростках ртуть установилась на одинаковой высоте. «После этого мы начинали заливать ртуть в более длинное колено... до тех пор, пока воздух в коротком колене вследствие сжатия не уменьшился в объеме наполовину, тогда мы взглянули на длинное стеклянное колено и увидели не без радости и удовлетворения, что ртуть в длинном колене на 29 дюймов выше, чем в коротком» (т. е. давление на воздух в коротком колене вдвое больше первоначального. - В. К.). Из этого опыта Бойль делает вывод, что «сопротивление сжатию удваивается с удвоением давления» и, следовательно, упругость воздуха (т. е. его сопротивление сжатию) пропорциональна его плотности. Такова формулировка первого варианта закона Бойля.
J-образная трубка Бойля
Но эта формулировка не означает, что получена обратная пропорциональная зависимость между внешним давлением и увеличением объема воздуха. Опыты, которые Бойль проделал для изучения зависимости расширения воздуха с уменьшением внешнего давления, не были им никак интерпретированы. (В этих опытах использовалась торричеллева трубка, сначала полностью погруженная в сосуд со ртутью, а затем постепенно поднимаемая из ртути.) Вместо него интерпретацией опытов занялся физик-любите ль Ричард Таунли. Бойль говорит: «Я не замедлю признать, что я не свел опыты, которые я проделал с измерением расширения воздуха, к какой-либо определенной гипотезе. В то время как искусный джентльмен мистер Таунли... попытался вывести то, чего недоставало у меня». Именно Таунли был тем, кто указал на обратную пропорциональность между объемом и давлением. Бойль говорит далее о «предположении мистера Таунли относительно пропорциональности, определяющей, насколько воздух теряет свою упругость при расширении». «Мой помощник (т. е. Гук.— В. Я.),—заключает он,— сказал мне, что проводил наблюдения с той же самой целью год назад, и они показали довольно хорошее согласие с теорией мистера Таунли» [23, I, с. 100 и далее].
Таким образом, Ричард Таунли является соавтором закона Бойля.
В 1666 г. Бойль опубликовал «Гидростатические парадоксы», в которых стремился опровергнуть старую доктрину, утверждающую, что легкая жидкость не производит давления на более тяжелую жидкость. Что такое опровержение оказалось сделанным столь поздно, показывает, как медленно распространялось правильное представление о давлении жидкостей.
Пятнадцать лет спустя после публикации Бойля «закон Бойля» был переоткрыт (совершенно независимо) выдающимся французским физиком Эдмом Мариоттом (1620—1684). Поэтому он называется теперь также законом Бойля—Мариотта. Мариотт опубликовал закон в своем трактате «О природе воздуха» в 1676 г. Он пишет: «Мы использовали трубку в 40 дюймов, которую заполнили ртутью на 27 ? дюйма, 12 ? дюймов осталось для воздуха, будучи погруженной на 1 дюйм в сосуд со ртутью, 39 дюймов оставалось сверху, причем 14 дюймов занимала ртуть и 25 дюймов воздух, расширившийся до двойной величины своего (первоначального) объема». У Мариотта было более ясное представление о важности это-то закона, чем у Бойля.
Мариотту приписывается введение экспериментальной физики во Франции. Как Бойль был знаменит участием в организации Королевского общества в Англии, так и Мариотт был одним из первых и ведущих членов Парижской академии наук, организованной в 1666 г. Тщательными измерениями высоты ртутного столба в глубоком погребе, а затем в астрономической обсерватории (новой), расположенной на одной из возвышенностей Парижа, он получил приближенную формулу для определения высоты с помощью барометра.
ДЕНИ ПАПЕН
В 1674 г. Дени Папен (1647—1714) описал воздушный насос, в котором откачиваемый сосуд с запорным краном был заменен столом и стеклянным колоколом. Заслуга во введении этого усовершенствования обычно приписывается Папену, однако сам он приписывал это Гюйгенсу, который, как теперь известно, сделал это открытие в 1661 г. Папен был учеником и ассистентом Гюйгенса, он познакомился с ним в Париже, и с 1672 г. начались их совместные работы по конструированию пневматических устройств. В первое время они занимались совершенствованием вакуумных насосов, но затем Гюйгенсу, увлекавшемуся тогда опытами с порохом, пришла в голову идея скомбинировать в одном аппарате силу атмосферного давления и силу взрыва. Так в 1673 г. была построена знаменитая пороховая машина, которую Гюйгенс и Папен демонстрировали Кольберу. Ее устройство было весьма простым и представляло цилиндр с поршнем; в пространстве под поршнем взрывалось небольшое количество пороха, в результате в камере образовывалось разрежение и поршень мгновенно втягивался в цилиндр. Машина развивала достаточную мощность, чтобы поднять нескольких человек. Папен всю жизнь продолжал заниматься вопросами пневматики (вскоре он переехал в Англию, где стал ассистентом Бойля, а затем членом Королевского общества), но для Гюйгенса это был всего лишь эпизод.
В том же 1673 году выходит в свет главная книга Гюйгенса «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium»), в которой он свел воедино результаты своих многолетних исследований проблемы колебаний и вращательного движения. В ней впервые опубликовано соотношение между периодом и длиной маятника (сегодня оно записывается формулой T = 2?l?(l/g), дано доказательство таутохронности циклоидального маятника (которую он открыл еще в 1658 г.), а также развита теория центра качаний.
Проблема, которую предстояло решить Гюйгенсу, заключалась в описании колебаний физического тела аналогично тому, как это делается для простого (математического) маятника. Иначе говоря, задача сводилась к тому, чтобы найти характеристики простого маятника, колеблющегося изохронно с данным телом.
Гюйгенс нашел длину такого простого маятника, которая определяется расстоянием от точки подвеса до точки, находящейся на прямой, проходящей через центр тяжести тела и точку подвеса, и названной им «центром качаний». Формула, полученная Гюйгенсом для определения центра качаний, аналогична современной L = I/ml, где L — искомая длина, I — момент инерции, m — масса и l — расстояние от точки подвеса до центра тяжести. Гюйгенс получил также важную теорему об обратимости центра качаний, т. е. если центр качаний и точку подвеса поменять местами, то период колебаний не изменится.
В «Маятниковых часах» Гюйгенс приводит без доказательства зависимость центробежной силы (сам термин тоже принадлежит ему) от скорости и радиуса вращения: Fц.б.~ v2/R. Эту зависимость он получил еще в 1659 г., но дал ее вывод, использующий закон падения Галилея и геометрические построения, позже, в рукописном трактате «О центробежной силе».
В 1681 г. Гюйгенсу приходится покинуть Париж — и, как оказалось, навсегда — главным образом из-за религиозных преследований, связанных с отменой нантского эдикта. Первый академик Франции отказывается от своего звания и возвращается на родину. Вернувшись в Гаагу, в дом своего отца, он вновь начинает заниматься астрономией и оптикой, пытается построить планетарий.
В 1690 г. появляется «Трактат о свете», который составил Гюйгенсу славу основателя волновой теории света. Согласно его представлениям, свет есть результат прохождения через упругий эфир ударных волн с чрезвычайно большой скоростью. Такой эфир состоит из весьма малых упругих частиц, плотно примыкающих друг к другу. Переноса материи при прохождении света через эфир не происходит, речь идет о передаче импульса, или «тенденции к движению». Каждая частица, получившая импульс, передает его соседним частицам, которые, в свою очередь, становятся источниками импульсов света. В результате каждая частица будет порождать сферическую волну. Волны, исходящие от отдельных частиц, слишком слабы, но когда бесконечное число таких волн перекрывается, возникает свет, т. е. огибающая фронтов волн всех частиц. Это и есть знаменитый принцип Гюйгенса. С его помощью Гюйгенс объяснил явления отражения и преломления, связав показатель преломления со скоростью света в различных средах. Триумфом волновой теории было объяснение двойного лучепреломления в исландском шпате.
Говоря об астрономических занятиях Гюйгенса, отметим, что он — автор одной из первых популярных книг по астрономии. Его «Космотеорос», опубликованный посмертно в 1698 г., пользовался большим успехом у читателей и в 1717 г. по указанию Петра I был переведен на русский язык.
Гюйгенс играл важную роль в научной жизни Европы. Его труды получили широкую известность в Голландии, Франции, Англии, Германии и Италии, к его мнению прислушивались все выдающиеся ученые того времени. Гюйгенс был одним из первых, кто прочел и откликнулся на ньютоновы «Начала». Летом 1689 г. он встретился с Ньютоном. Оба они выступили на заседании Королевского общества. «Гюйгенс, установивший закон двойного преломления, излагал свою неверную теорию тяготения, а Ньютон, открывший закон тяготения, докладывал о своих ошибочных измерениях двойного преломления» [14, с. 163— 164].