Истина в пределе. Анализ бесконечно малых

Дуран Антонио

Глава 3.

Ньютон, последний из волшебников

 

 

День 13 июля 1936 года стал поворотным в изучении биографии Исаака Ньютона и его наследия. В этот и последующий день на аукционе «Сотбис» было продано 332 лота: рукописи, письма и другие документы, принадлежавшие Ньютону. Запутанная история рукописей Ньютона не лишена очарования, так как она открывает перед нами истинный портрет ученого, более сложный и многогранный, чем было принято считать в XVIII и XIX веках.

Сохранилось огромное количество рукописей, писем и других документов Ньютона, несмотря на то что, по его собственным словам, в последние месяцы жизни он сжег большую часть писем, а также некоторые статьи невысокого качества, которые не хотел передавать потомкам. Возможно, это и в самом деле было так, но стоит отметить, что Ньютон окружил себя ореолом тайн и загадок, что сделало его практически легендарной фигурой. Взять хотя бы удивительную и всем известную историю с яблоком, принесшую ему славу гения. Сам Ньютон рассказал эту историю Уильяму Стьюкли незадолго до своей смерти. Это одна из четырех дошедших до нас версий; источником их всех является сам Ньютон, которому на тот момент было уже за семьдесят.

Вот что пишет Стьюкли: «После обеда установилась теплая погода, мы вышли в сад и пили чай в тени яблонь. Он [Ньютон] сказал мне, что мысль о гравитации пришла ему в голову, когда он точно так же сидел под деревом. Он находился в созерцательном настроении, когда неожиданно с ветки упало яблоко. “Почему яблоки всегда падают перпендикулярно земле? — подумал он. — Почему не в сторону и не вверх, а всегда к центру земли?” Очевидно, причина состоит в том, что земля притягивает его. Вещество должно обладать силой притяжения, и центр притяжения к Земле должен находиться в центре Земли, а не где-либо еще. Поэтому яблоко падает перпендикулярно земле в направлении ее центра. <…> Существует сила, которую мы будем именовать гравитацией, простирающаяся на всю Вселенную»,

Однако вернемся к истории с рукописями. После смерти Ньютона, который не оставил завещания, произошла размолвка между восемью возможными наследниками — потомками двоих дочерей и сына матери Ньютона от второго брака с протестантским священником Барнабой Смитом. За исключением любимой племянницы Ньютона Кэтрин Бартон и ее супруга Джона Кондуита, остальные наследники хотели без промедлений получить доход от наследства, поэтому в июле 1727 года, вскоре после смерти ученого, его библиотека была продана некоему Джону Хаггинсу за 300 фунтов — на 30 фунтов больше изначально объявленной стоимости. Также были проданы все бумаги Ньютона, которые были готовы к публикации.

Иллюстрация к истории о яблоке, после которой, как говорят, у Ньютона и родилась идея о теории всемирного тяготения. 

Документы и рукописи Ньютона, которые не удалось продать, перешли к дочери супругов Кондуит, которую также звали Кэтрин. В 1740 году она вышла замуж за виконта Лаймингтона. Далее бумаги перешли к их сыну, который стал графом Портсмутским — отсюда и название «Портсмутская коллекция», под которым часто упоминают наследие Ньютона. В 1872 году было начато составление первой описи бумаг Ньютона, для чего они были переданы в Кембриджский университет. Результаты описи были опубликованы в 1888 году, после чего все документы вернулись в семью графа Портсмутского, за исключением статей по математике, писем, книг и других документов, которые были подарены университету семьей графа.

Остальные бумаги, как мы уже упоминали, были проданы на аукционе «Сотбис» в 1936 году. К ним относились все рукописи об алхимии, химии и по вопросам, связанным с британской казной; все материалы, собранные Джоном Кондуитом для будущей биографии Ньютона; объемная переписка, юношеские дневники, рукописи о хронологии, богословии и об анализе бесконечно малых, два удивительной красоты портрета и посмертная маска. Всё это было продано в течение двух дней за сумму, слегка превышавшую 9000 фунтов. Нетрудно представить, каково было разочарование нового графа Портсмутского, который выставил наследство на продажу, так как остро нуждался в деньгах. Экономист Джон Мейнард Кейнс приобрел личные документы и рукописи по алхимии, хронологии, истории и богословию, после чего передал их Королевскому колледжу Кембриджа. Большая часть рукописей по богословию была приобретена востоковедом Абрахамом Яхудой (он выменял некоторые документы у Кейнса), который завещал их Национальной библиотеке Израиля в Иерусалиме, куда они поступили в 1966 году, после того как были улажены все спорные вопросы с наследством.

 

Великий мыслитель

Интенсивнейшие работы по изучению трудов и личности Ньютона, проведенные во время Второй мировой войны, с которыми не сравнятся никакие исследования, посвященные другим ученым, можно считать своеобразной аллегорией этого аукциона, на котором было выставлено бесценное и практически нетронутое наследие сэра Исаака Ньютона.

В результате представление о Ньютоне как ученом и человеке изменилось. Знаменитая фраза Джона Мейнарда Кейнса, произнесенная в ходе изучения коллекции рукописей, приобретенной им на аукционе «Сотбис», отлично это иллюстрирует: «Ньютон не был первым в эпохе рационализма. Он был последним из волшебников, последним из вавилонян и шумеров, последним великим умом, который взирал на мир так же, как и те, что 10 000 лет назад начали формировать наше интеллектуальное наследие».

Ньютона представляли как ученого с большой буквы, отца современной физики, первооткрывателя закона всемирного тяготения, автора глубоких исследований о природе света и цветов, автора анализа бесконечно малых, великого мыслителя, причем в создание этого образа внес вклад и сам ученый. Однако в его рукописях перед нами предстает более сложный и вместе с тем более реальный портрет человека, который интересовался не только наукой, но и проблемами богословия, проводил эксперименты в области алхимии, а также, помимо «Математических начал натуральной философии» и «Оптики», написал непростые для понимания труды по библейской хронологии. Их и при его жизни сложно было отнести к научным, однако они более объемны, чем научные работы Ньютона.

Его карьера казалась безупречной. Будучи сравнительно молодым, он стал лукасовским профессором математики в Кембридже, затем — членом британского парламента, управлял Монетным двором и Лондонским королевским обществом. Однако рукописи, проданные на аукционе, раскрывают постыдный секрет: по религиозным взглядам Ньютон был близок к еретическому арианству. Если бы это стало известно, он немедленно лишился бы всех своих постов. Помимо статей о наиболее подходящих сплавах для чеканки монет, рукописи содержат диатрибы, направленные против Святой Троицы, полные ужасных и сюрреалистичных эпизодов, близких к жестокому реализму и даже порнографии. Цитата из одной из многочисленных рукописей Ньютона по богословию (в ней идет речь о пророчествах) дает общее представление об этом: «И поскольку Римская церковь стала править над десятью царями и прельстила их этой идолопоклоннической религией, обретя за счет этого богатство и власть, она сравнима с женщиной, облаченной в пурпурные и алые ткани и увешанной драгоценностями, которая восседает подобно королеве на семи холмах, распутничает с земными царями и опьяняет народы своим распутством, наводняет их золотом, серебром и драгоценными камнями, и жемчугом, и полотнами тонкой работы, и шелками, и другими драгоценностями и обогащает земных купцов своею роскошью». Не лишен иронии тот факт, что Ньютон, ярый противник Святой Троицы, был членом Тринити-колледжа (Колледжа Святой Троицы) в течение всего периода, проведенного в Кембридже.

Шотландский скульптор Эдуардо Паолоцци, вдохновленный знаменитым портретом Уильяма Блейка, создал этот скульптурный образ Ньютона, воздвигнутый в 1995 году возле Британской библиотеки в Лондоне.

 

Трудное детство гения

Первое из череды событий, определивших непростой характер Ньютона, произошло за три месяца до его рождения, в Рождество 1642 года по юлианскому календарю, который в то время использовался в Англии. Этим событием стала смерть его отца.

Согласно Фрэнку Мэнюэлю, автору интересного психологического исследования о Ньютоне, опубликованного в 1968 году, с течением времени место отца заняла фигура Бога Отца. Так, всю свою жизнь Ньютон искал истину с помощью науки, богословия и алхимии, а его собеседником были не современники, а отец, фигуру которого в представлении Ньютона заменил сам Бог Отец. Это объясняет, почему Ньютон был столь непримирим по отношению к малейшей критике своих научных трудов. В результате у него развился абсурдный страх публикации открытий, из-за чего его труды по математике были изданы со значительным опозданием. Некоторые работы, посвященные главным образом анализу бесконечно малых, были опубликованы спустя 40 и даже 50 лет после того, как были написаны, а некоторые не были изданы вовсе. Всё это приводило к спорам, кто же первый открыл математический анализ: Лейбниц, который не боялся публиковать результаты своих трудов, или Ньютон.

Чертеж телескопа Ньютона, который хранится в Лондонском королевском обществе. Включен в сборник его писем. На заднем плане расположена статуя ученого. 

Эти споры разгорелись после выхода в свет его первой научной работы в 1672 году. В январе того года Ньютон был избран членом Лондонского королевского общества после того, как представил созданный им телескоп-рефлектор.

В следующем месяце он опубликовал свою первую работу в журнале Королевского общества «Философские записки», в которой изложил новую теорию света и цвета. Эта публикация вселила большие надежды в ученые круги Англии и всей Европы. Тут же появились неизбежные критики и несогласные с работой Ньютона. Однако это не были какие-то безвестные ученые: новую теорию света не принял Роберт Гук, считавшийся ведущим авторитетом в области оптики, и Христиан Гюйгенс, лидер европейской науки. Ричард Вестфолл, автор лучшей биографии Ньютона, вышедшей в 1980 году, так объясняет результаты публикации: «Полемика, последовавшая за публикацией, больше говорит о самом Ньютоне, чем об оптике. В течение восьми лет он вел грандиозную борьбу за правду. Гениальность Ньютона требовала свою цену. Восемь лет бессонных ночей, восемь лет непрерывного напряжения, в течение которых он искал Истину там, куда никогда раньше не ступал человеческий разум. Страх того, что глупцы отвлекут его внимание от новых сражений, которые он вел в других областях, стала последней каплей. В 1672 году Ньютон уже работал над своей теорией в течение шести лет, и она казалась ему очевидной. Однако все остальные считали, что эта теория противоречит здравому смыслу, и отказывались принять ее. Они не признавали силу и убедительность его доказательств, и Ньютон быстро потерял интерес к дискуссии. Он был готов лишь к моментальному и всеобщему принятию его теории. Необходимость защищать и объяснять то, что для него было очевидно, и спровоцировала кризис».

В психологической интерпретации событий, предлагаемой Ф. Мэнюэлем, задача Ньютона как исследователя, тот самый поиск Истины, о котором упоминает Вестфолл, превращается в религиозную проблему. Его собеседником был Бог, отождествляемый с отцом: «Неточность в тексте рукописи, провал эксперимента или несерьезность его интерпретации не просто шли вразрез с научным методом, но были греховными, подобно лжи во время исповеди. Ложь на исповеди была тягчайшим преступлением, так как тем самым ставился под сомнение акт Божьего творения». И еще: «Ошибка в научном методе уподоблялась греху, так как была результатом лени и недостаточно усердного служения Богу. Для Ньютона грех был не проявлением человеческой слабости, о котором можно забыть, но знаком того, что грешник находится под властью зла».

Гравюра начала XIX века, на которой изображен отчий дом Ньютона в Вулсторпе близ Грэнтема в английском графстве Линкольншир. 

В возрасте трех лет Ньютон пережил большую травму, одну из самых серьезных в его жизни: его мать, Анна Эйскоу, вышла замуж за священника Барнабу Смита, которому было 63 года, и прекратила отношения с сыном. Супруги поселились в доме Смита в нескольких километрах от дома Ньютонов, где маленький Исаак остался жить под опекой бабушки со стороны матери. Отделение от матери было болезненным и сильно повлияло на личность Ньютона: он стал с величайшим подозрением относиться ко всему, что можно было расценить как попытку лишить его чего бы то ни было. Это объясняет ожесточенные споры о первенстве, которые он вел с разными учеными, в особенности с Лейбницем, на протяжении всей жизни. Мэнюэль так описывает последствия разлуки с матерью: «Мать Ньютона занимает центральное место в его жизни. <…> Они были вместе в течение важнейшего периода в его жизни, и его фиксация по отношению к ней была абсолютной. Травма, вызванная ее уходом, отрицание его любви породили в нем тоску, агрессивность и страх. После безграничного обладания, в которое не вмешивался никто, даже отец (как если бы речь шла о непорочном зачатии), мать отказалась от него и бросила. Некоторые психологи указывают, что волнения, вызванные разлукой с родителями, выражаются острее всего, если родители покидают ребенка в возрасте от 13 до 18 месяцев, другие указывают более ранний период в жизни ребенка. Так как Ньютону на момент второго брака матери было уже 36 месяцев, этот наиболее опасный период должен был завершиться. Однако близость нового материнского дома могла еще больше усилить боль от потери. Элегантная колокольня церкви Северного Уитхэма возвышалась над прочими постройками и виднелась на несколько миль вокруг. Анна жила там со священником Смитом — едва ли в полутора милях от дома, где жил ее сын. Ньютон так никогда и не оправился от травмы, которую нанесла ему потеря матери по вине другого мужчины. Поэтому всякий раз, когда кто-либо пытался отнять у него то, что он считал своим, его обуревала ярость и одновременно грусть, вызванная этой первой и столь тяжелой потерей. Он считал, что совершил все свои открытия и получил все титулы самостоятельно, и малейшая угроза потерять их вызывала в нем мучительное беспокойство».

Его мать вновь овдовела в 1653 году и вернулась в старый дом. Вместе с ней вернулись трое детей от второго брака, который продлился семь лет. Наследство отчима составило несколько сотен книг, преимущественно по богословию. Они, несомненно, пробудили интерес Ньютона к богословию, который сохранялся в течение всей жизни.

В одной из записных книжек Ньютона найдено его признание в грехах, совершенных до 1662 года, когда ему было 20 лет. Двадцать третий и двадцать четвертый пункт в перечне грехов звучат так: «…угрожал моему отцу и матери Смит, что сожгу их в доме»; «…желал смерти и ожидал этого». Весьма вероятно, что когда в 1715 году Ньютон писал, имея в виду Лейбница и его анализ бесконечно малых: «…у того, кто совершил открытие вторым, нет прав на него», призрак преподобного Смита, второго мужа его матери, наверняка стоял перед его глазами.

Ньютон был принят в школу Грэнтема в восьми километрах от дома, когда ему было 12, и провел там несколько лет. В Грэнтеме он жил в доме аптекаря, в приемную дочь которого он мог быть влюблен (она поняла это, когда ей было уже 82 года!). Если неловкие ухаживания юноши, не привыкшего общаться с девочками, можно назвать романом, то это был первый и последний роман в жизни Ньютона.

Юный Ньютон поступил в Кембридж в начале лета 1661 года, преодолев сопротивление матери с помощью ее брата, который учился именно там.

Ньютон жил и работал в Кембридже 35 лет. За это время он совершил все свои научные открытия, хотя, возможно, большую часть времени он посвящал другим занятиям: богословию, библейской истории и главным образом алхимии. Вне всяких сомнений, он был гением. Мало того, в течение всей жизни Ньютон отличался невероятной трудоспособностью, особенно ярко проявившейся в кембриджский период. Он работал практически беспрерывно, забывая о сне и еде, закрывшись в комнате, посвятив себя занятиям оптикой, физикой и математикой. Его вклад в эти научные дисциплины поистине огромен. Однако большую часть времени, судя по невероятному числу рукописей на эти темы, он бесстрашно пытался понять свои эксперименты в области алхимии, искал доказательства, которые укрепили бы его веру, непрестанно находился в поисках истины или, что более применимо в его случае, вел бесконечный диалог с Богом Отцом. Огромные усилия и работа без передышки — явное указание на это содержится в названии книги Вестфолла «Неугомонный» (Never at rest) — четко отражены в его рукописях: «Из его рукописей видно, что он совершал ошибки и учился на них, порой следовал неверным путем и не всегда сразу понимал противоречивость своих идей. Рукописи однозначно дают понять: его открытия не были результатом озарений или вспышек гениальности».

 

На службе науки. «Начала»

Попробуем продемонстрировать разницу между предполагаемыми озарениями, когда открытие совершалось в мгновение ока — именно таково упрощенное представление о труде гения, которым многие считают Ньютона, — и долгой и сложной работой. Работой, состоящей в том, чтобы увидеть первые ростки идеи, очистить ее, выделить суть, согласовать с другими идеями, объяснить ее, часто с помощью уже совершенных открытий и исследований. Именно так на самом деле работал Ньютон. Расскажем о том, как Ньютон совершил одно из своих крупнейших открытий — закон всемирного тяготения, и написал свою важнейшую работу — «Математические начала натуральной философии». И вновь напомним, что Ньютон всегда, а особенно в последние годы жизни, был скорее не гением-провидцем, а неутомимым тружеником. Об этом свидетельствует уже упомянутая история с яблоком или еще одно его высказывание о том, как он совершал свои открытия: «Я всегда держал задачу у себя на виду, пока из первых проблесков она не превращалась в яркий свет». В других случаях он был более реалистичен. Так, в письме, датированном 10 декабря 1692 года, он писал, что «Начала» были написаны только благодаря «трудолюбию и длительным размышлениям».

В начале 1680-х годов Гук объединился со знаменитым архитектором и преподавателем астрономии в Оксфорде Кристофером Реном, а также с юным астрономом Эдмундом Галлеем, чтобы найти ответ на вопрос, логичным образом возникший в теории центральных сил Гука: по какой орбите будет двигаться планета, на которую действует центральная сила притяжения, обратно пропорциональная квадрату расстояния? Галлей лучше других понял, как найти решение: он обратился с вопросом к Ньютону.

Встреча состоялась в августе 1684 года. Содержание беседы нам известно по рассказу Ньютона Абрахаму де Муавру, английскому математику, который родился во Франции, но покинул родину из-за религиозных притеснений. Последний впоследствии так рассказывал о встрече: «Доктор Галлей спросил его, какая кривая может описывать движение планет, если предположить, что сила их притяжения к Солнцу обратно пропорциональна квадрату расстояния до него. Сэр Исаак немедленно ответил, что орбиты планет будут иметь форму эллипса. Доктор выказал величайшую радость и, удивленный, спросил его, откуда ему это известно. «Потому что я это вычислил», — ответил Ньютон, после чего доктор Галлей попросил его незамедлительно показать эти расчеты. Сэр Исаак не смог найти их среди своих бумаг и пообещал выполнить расчеты повторно и отправить доктору Галлею».

БЫЛ ЛИ ИЗВЕСТЕН ЗАКОН ТЯГОТЕНИЯ ДО НЬЮТОНА?

До того как на сцену вышел Ньютон, положение дел в изучении движения планет в Англии было следующим. Ведущим специалистом считался Роберт Гук, который позднее стал одним из величайших врагов Ньютона, Гук, взяв за основу принцип прямолинейной инерции, сформулированный Декартом, заменил центробежную силу и силу тяготения единственным принципом притяжения, который, по его мнению, и был причиной изменения исходной прямолинейной траектории. В 1670 году он изложил свои идеи на конференции, прошедшей в Лондонском королевском обществе, секретарем которого он являлся с 1677 по 1703 год. Его теория вкратце заключалась в следующем.

1. Все небесные тела обладают силой тяготения, или притяжения к центру, и притягивают все остальные небесные тела, которые находятся в радиусе действия этой силы.

2. Тела движутся по прямым линиям и только под действием силы меняют траекторию: окружность, эллипс или любую иную, более сложную.

3. Действие сил притяжения уменьшается по мере увеличения расстояния между телами по определенному закону.

Закон этот на тот момент был неизвестен. Несколько лет спустя, проведя аналогию между тяготением и светом, Гук установил, что сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Вернемся немного назад, к самому знаменательному периоду (anni mirabiles) в жизни Ньютона, который длился примерно двадцать месяцев, с 1665 по 1666 год. Этот период Ньютон провел в отчем доме в Вулсторпе, так как Кембриджский университет был закрыт из-за эпидемии чумы. Именно в это время Ньютон начал работу над теорией тяготения, и именно тогда произошла известная история с яблоком. В тот период Ньютон занимался решением задачи о движении планет в рамках теории вихрей Декарта — он изучил ее самостоятельно еще до поступления в Кембридж. Как и Гюйгенс, он использовал в качестве отправной точки закон прямолинейной инерции и считал, что изменение прямолинейной траектории обусловлено действием двух сил: силы тяготения и центробежной силы. Использовав наряду с этими гипотезами третий закон Кеплера, он обнаружил, что центробежные силы, действующие на планеты, изменяются обратно пропорционально квадрату их расстояния от Солнца. Несомненно, уже тогда он предполагал, что падение яблока на землю и вращение Луны вокруг Земли подчиняются одной и той же силе тяготения. Однако чтобы пройти путь от этой гипотезы до открытия закона всемирного тяготения, потребовался долгий и упорный труд. Изначально Ньютон пытался сравнить ускорение, вызванное центробежной силой, под действием которой движется Луна, с ускорением, вызванным силой тяготения у поверхности Земли. Его гипотеза была верной, но Ньютон отказался от нее, так как она не подтверждалась расчетами: он использовал неточное значение радиуса Земли. Кроме того, в то время он еще не знал, что следует измерять расстояние между центрами тел.

Ньютон вернулся к задаче о движении планет лишь 10 лет спустя. Возможно, на него повлияло письмо Гука, полученное в 1676 году, в котором тот просил высказать мнение о гипотезе, согласно которой движение планет является следствием закона прямолинейной инерции и вызвано силой притяжения, направленной к центру орбиты. Эта сила, которую Ньютон позднее назвал центростремительной, пришла на смену силе тяготения и центробежной силе. Гипотеза Гука заставила Ньютона вновь обратиться к задаче о движении планет и впоследствии стала причиной серьезной вражды между Гуком и Ньютоном. Гук обвинил последнего в плагиате, когда тот заканчивал работу над «Началами». Ньютон обнаружил следующее: из двух первых законов Кеплера следует, что силы притяжения обратно пропорциональны квадрату расстояния. Именно об этих расчетах он упомянул во время встречи с Галлеем.

Слева — британская марка, выпущенная по случаю 300-летней годовщины издания «Начал».

На марке изображены планеты, движущиеся по эллипсам. Вверху — марка Никарагуа, на которой Солнечная система изображена внутри яблока рядом с формулой закона всемирного тяготения.

Расскажем, как развивались события, последовавшие за этой знаменательной встречей. Ньютон пересмотрел и дополнил свои вычисления и в ноябре 1684 года отправил Галлею небольшую статью на девяти страницах под названием De motu corporum in gyrum. В ней он привел наброски доказательства того, что траектория движения планеты под действием силы притяжения, обратно пропорциональной квадрату расстояния, является коническим сечением, а при скоростях, меньших определенного значения, траектория планеты принимает форму эллипса. В статье также содержался и обратный результат: как мы уже говорили, Ньютон получил его, взяв за основу гипотезу, изложенную в письме Гука.

Благодаря настойчивости Галлея, гениальности и невероятной трудоспособности Ньютона через два с половиной года свет увидела книга De motu en los Philosophiae naturalis principia mathematica — «Математические начала натуральной философии». Члены Лондонского королевского общества, ознакомившись с рукописью, постановили: «Математические начала натуральной философии» господина Ньютона должны быть незамедлительно опубликованы форматом в четверть листа». Публикацию книги Галлею пришлось оплатить из своего кармана, что стало серьезным испытанием для юного члена Королевского общества.

«Начала» были изданы в трех томах с предисловием, в котором, помимо прочего, изложены три закона Ньютона. В третьем томе под названием «Система мира» описываются законы движения небесных тел. В нем центростремительная сила, которая удерживает планеты на эллиптических орбитах, отождествляется с силой тяготения. Как следствие, сила, удерживающая Луну на орбите, — это та же самая сила, под действием которой предметы падают на поверхность Земли. Кроме того, сила тяготения действует на все тела во Вселенной. Она пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Так как следствием этого закона являются законы Кеплера о движении планет, это означает, что под действием этой же силы движутся спутники планет и кометы вокруг Солнца. Этим же объясняется неравномерность движения планет, которую Ньютон изучал на примере Луны. В предисловии к первому изданию «Начал» Галлей писал: «Мы наконец узнали, почему нам кажется, что Луна порой движется неравномерно, как будто насмехаясь над нами, когда мы пытаемся описать числами ее движение, до сей поры загадочное для любого астронома».

Обложка первого издания “Математических начал натуральной философии» с поправками, внесенными самим Ньютоном. 

В «Системе мира» также рассматривались и другие вопросы. Заслуживает упоминания теория, по которой приливы вызваны притяжением Солнца и Луны, а также теория о форме планет, которые всегда сплющены у полюсов (форма планет определяет период их обращения вокруг своей оси). Последняя теория была окончательно подтверждена французскими экспедициями XVIII века в Лапландию и Перу, целью которых было измерение дуги меридиана. Эти экспедиции ознаменовали окончательный триумф системы Ньютона над системой Декарта.

 

Ньютон и анализ бесконечно малых

Исаак Ньютон — один из самых известных и уважаемых ученых всех времен. Хотя это часто не принимается во внимание, но он в наибольшей степени обязан этой славе своим способностям к математике. Именно благодаря им он заметно выделялся среди других ученых того времени, и без них было бы невозможно написание его главного труда — «Математические начала натуральной философии». Иными словами, Ньютон открыл «систему мира», благодаря чему, как удачно заметил Лагранж, стал самым удачливым из всех ученых, поскольку существует лишь одна система мира, которую можно открыть. Именно благодаря глубоким знаниям математики, которыми не обладали его современники, Ньютон смог подкрепить и обосновать свои открытия. По словам Вестфолла, «математика была первой и главной страстью Ньютона. Именно из математики он заимствовал критерии логической строгости, которых неизменно придерживался на протяжении всего своего пути в науке. Ньютон собирался совершить плавание по неизвестным океанам мысли, из которых не вернулись многие искатели приключений XVII века. Ньютон не просто вернулся из этого путешествия — он привез с собой трофеи. Возможно, именно математическая дисциплина помогла ему добиться успеха».

Многие считают, что Ньютон был исключительно физиком, точнее натурфилософом, или занимался прикладной математикой. Стоит напомнить, что писал по этому поводу Дерек Том Уайтсайд, составитель прекрасного восьмитомника рукописей Ньютона по математике: «Никогда не следует забывать, что математика была для Ньютона не просто набором инструментов для поиска истины. Она обладала внутренней красотой и силой, не зависящей от внешних причин и способов практического применения. Тем, кто не чувствует элегантность и мощь математики как самостоятельной дисциплины, я представляю Ньютона — «чистого» математика, который, как в библейской метафоре, удалился от мира в башню из слоновой кости в Кембридже, где занимался поисками новых теорем, свойств, алгоритмов и доказательств, элегантных самих по себе. И сколь удивительно он использовал свой талант и способности! В то время в мире не было более одаренного и разностороннего математика, никого, кто больше него разбирался бы в алгебре, геометрии и в тонкостях анализа бесконечно малых».

Из всех математических открытий Ньютона, вне всяких сомнений, открытие анализа бесконечно малых было наиболее важно и имело наиболее значимые последствия.

Первые идеи о математическом анализе появились у Ньютона в наиболее знаменательный период его жизни — в 1665—1666 годы. В рукописи, написанной им за несколько лет до смерти в 1727 году, мы читаем: «В начале 1665 года я открыл метод приближенного вычисления с помощью рядов, а также правило, по которому можно свести бином любой степени к такому ряду. В мае того же года я открыл метод построения касательных Грегори и де Слюза, а в ноябре получил метод флюксий. В январе следующего года я развил теорию цветов, в мае начал работать над обратным методом флюксий. В том же году я начал размышлять о тяготении применительно к орбите Луны и на основе законов Кеплера определил силы, которые удерживают планеты на орбитах».

Его первая работа по математическому анализу «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» (De analysi per aequationes numero terminorum infinitas) была завершена в 1669 году, но опубликована только в 1711-м.

Эту книгу Ньютон написал в конце июня 1669 года (точные даты неизвестны) всего за несколько дней, взяв за основу результаты собственных исследований, проведенных в 1664 году. Ньютон использовал разложение логарифмической функции в степенной ряд, описанное Николасом Меркатором в книге Logarithmotechnia. Он также руководствовался слухами и предположениями о том, какими исследованиями в то время занимались другие ученые.

Первая страница английского издания «Анализа». 

«Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» имел огромную ценность. После публикации этой работы, несмотря на ее небольшой объем, Ньютон был признан создателем анализа бесконечно малых, а его труд — основополагающим в этом новом разделе математики. В первой части книги Ньютон показывает, как с помощью степенного ряда можно произвести расчет квадратуры для множества функций, используя в качестве основы базовую квадратуру

ax m/n  

Рассуждения Ньютона стоит изложить подробнее. Для простоты мы приведем частный случай, описанный самим Ньютоном, для площади, ограниченной кривой, которая задается следующей формулой:

Ньютон действовал так.

Увеличим на бесконечно малую величину, которую обозначим за о (это обозначение использовал сам Ньютон) абсциссу х. Площадь увеличится на площадь прямоугольника с вершинами x, y(x), y(x + o) и x + o, как показано на иллюстрации. Возьмем прямоугольник со сторонами o и v такой, что его площадь будет равна упомянутому приращению площади. Получим:

Возведя обе части в квадрат и упростив равенство, получим:

Разделив обе части на о, получим:

Если теперь мы примем прирост х бесконечно малым, то есть приравняем o к нулю, то v = y, и предыдущая формула примет вид

Отсюда следует, что площадь, ограниченная кривой у = х 2 , равна 2/3 ∙ 3/2 x. Может показаться, что Ньютон пытался вычислить площадь, ограниченную кривыми определенного типа, но в действительности полученный им результат намного важнее. В первой части «Анализа» Ньютон хотел изложить общий алгоритм и подчеркнуть, что он применим не только в задачах расчета площади, «Все задачи о длине кривых, о величинах и о поверхностях тел и о центрах тяжести могут быть сведены в конце концов к определению плоской поверхности, ограниченной кривой», — делает он крайне важное замечание, за которым следует раздел под названием «Приложение вышеизложенного к другим примерам того же рода». Это замечание отделяет первую часть работы, в которой изложен общий метод, от второй, в которой излагаются различные способы его применения. Можно сказать, что результат его работы несколько неопределен: Ньютон видел огромную ценность найденного им абстрактного метода, однако, возможно, на начальном этапе, когда идея еще не оформилась окончательно, ему было сложно выразить ее доступно. Скорее всего, на этом этапе ему попросту не хватало терминов и обозначений. Он сосредоточил основное внимание на абстрактной задаче определения функции по известной производной. Кроме того, он рассматривает и обратную задачу о вычислении изменения функции (об этом рассказывается в конце книги). Наконец, он приводит краткий алгоритм расчета этого изменения (производной). Четкие правила вычисления производной позднее опубликовал Лейбниц, но не будем забывать, что в «Анализе» Ньютон изложил не все результаты, полученные им в области математического анализа к 1669 году.

Всё вышеизложенное позволяет заявить, что выход «Анализа» ознаменовал появление анализа бесконечно малых. «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» — великолепный пример, позволяющий оценить акт творения в математике во всем его великолепии: при прочтении книги Ньютона мы становимся свидетелями процесса возникновения анализа бесконечно малых. Так, если мы углубимся в чтение «Анализа» и попытаемся увидеть уже известные нам термины и понятия современного математического анализа, это можно будет сравнить с просмотром детских фотографий человека, с которым мы познакомились уже в зрелом возрасте: сквозь еще не оформившиеся, детские черты уже проступает облик знакомого нам взрослого человека.

Закончив рукопись «Анализа», который принес автору известность среди британских математиков, Ньютон показал свой труд Барроу. Тот предложил незамедлительно отправить работу Джону Коллинзу, члену Лондонского королевского общества, который занимался обработкой почты, распространением результатов и новостей подобно Марену Мерсенну. Ньютона охватил нездоровый страх, который будет сопровождать его перед публикацией всех его трудов: обнародовать труд означало подставить его под удары критиков. Здесь следует отметить, чтобы отчасти прояснить причины полемики Ньютона и Лейбница, что в те годы понятие «публикация» имело несколько иной смысл, нежели в наши дни. Сегодня это означает публикацию в научных журналах или в виде книги, доступной всем желающим. В то время, когда книги и особенно журналы еще не набрали такую популярность, как всего несколько десятилетий спустя, публикация означала представление рукописи группе близких друзей, а также тем, кто занимался распространением научных трудов, как, например, Джон Коллинз или в особенности Марен Мерсенн.

Чтобы продемонстрировать опасения Ньютона, далее мы подробно расскажем о письмах, которые Барроу отправил Коллинзу. Сначала, 20 июля 1669 года Ньютон разрешил Барроу всего лишь уведомить Коллинза, что у него находится рукопись «Анализа», запретив упоминать имя автора и название работы: «Один мой друг, обладающий блестящими способностями, отправил мне позавчера несколько писем, в которых описывает метод вычисления размерностей величин, подобный методу Меркатора, но намного более общий применительно к решению уравнений. Я отправлю вам рукопись с одним из ближайших писем и верю, что она доставит вам удовольствие».

Одиннадцать дней спустя Ньютон разрешил Барроу отправить Коллинзу копию «Анализа» при условии, что имя автора будет сохранено в тайне, а рукопись будет возвращена. Обратите внимание, как деликатно Барроу указывает, что Коллинз может ознакомиться с рукописью, но делать копию не следует, иными словами, рукопись предназначена только для Коллинза: «Отправляю вам обещанные письма моего друга, которые, как я надеюсь, доставят вам немалое удовольствие. Я прошу, чтобы вы вернули мне письма, когда сочтете нужным, после того как прочитаете их. Мой друг согласился передать мне письма только на этих условиях, когда я впервые спросил его разрешения отправить их вам. Поэтому прошу вас как можно скорее дать мне знать, что вы получили их, чтобы избавить меня от беспокойства. Чтобы вы могли как можно раньше ознакомиться с ними, я ни минуты не думал о том, чтобы послать их вам обычной почтой».

Когда Коллинз ознакомился с «Анализом» и передал восторженный отзыв Барроу, Ньютон позволил сообщить Коллинзу свое имя, а также разрешил передать рукопись другим: «Я рад, что письма моего друга доставили вам удовольствие. Имя этого юноши — Ньютон, он член нашего колледжа, обладает великолепными способностями и добился в этом вопросе потрясающих успехов. Передайте письма, если пожелаете, достопочтенному господину Броункеру». (Лорд Броункер в то время был главой Лондонского королевского общества.) Вестфолл комментирует: «Это наглядно показывает, что Ньютон, ведущий математик Европы, боялся публиковать свою работу».

ВЕРСИЯ НЬЮТОНА

Следует привести и другую версию этой истории, автором которой является сам Ньютон. Она изложена в Epistolae posterior- втором письме, которое Ньютон отправил Лейбницу. Письмо содержит немало автобиографических фрагментов. Вот цитата из него: «Когда появилась блестящая книга Logarithmotechnia Николаса Меркатора, я стал уделять этим вопросам [степенным рядам и анализу флюксий] меньше внимания, подозревая, что Меркатору был хорошо известен способ разложения в степенной ряд путем извлечения корней, равно как и разложение в ряд с помощью дробей, либо же другие обнаружат, как это делается, до того как я вступлю в возраст, достойный написания подобного труда. В тот самый момент, когда появилась эта книга, краткое изложение этого метода рядов было сообщено господином Барроу господину Коллинзу. В этом изложении указывались площади и длины кривых, поверхности и объемы тел, составленных из линий, а также способы нахождения этих линий по известным свойствам фигур. Этот метод я ранее проиллюстрировал на примере различных рядов».

Коллинз вскоре вернул рукопись «Анализа» Ньютону через Барроу, однако прежде переписал ее от руки. Эту копию вместе с письмами Барроу обнаружил Уильям Джонс среди документов Коллинза, приобретенных в 1708 году. Увидев эту копию, Джонс предложил Ньютону опубликовать «Анализ». Книга увидела свет в 1711 году. Когда же разгорелся спор о том, кто является истинным первооткрывателем анализа, эти бумаги послужили доказательством первенства Ньютона.

Как указывает Вестфолл, «Анализ» оказал большое влияние на карьеру Ньютона. Возможно, именно благодаря публикации этого труда он получил пост лукасовского профессора. Эта должность была создана в Кембридже Генри Лукасом. Стипендия, учрежденная Лукасом для тех, кто занимал эту должность, сделала ее одной из самых престижных в научном мире. В то время эта должность была единственной из восьми существовавших профессорских должностей по направлению математики и натурфилософии, если говорить современным языком. Профессор, занимавший этот пост, должен был вести курсы по геометрии, астрономии, географии, оптике, статике и другим математическим дисциплинам, а также ежегодно передавать в университетскую библиотеку тексты минимум десяти своих докладов. При невыполнении этих условий полагался штраф. Однако Ньютон, который нарушал их достаточно часто, по-видимому, никогда не был оштрафован.

Летом 1669 года Барроу, занимавший этот пост уже пять лет с момента его учреждения, начал подумывать об отставке. Скорее всего, он не был очарован гениальностью Ньютона (хотя иногда утверждают обратное), его решение было продиктовано другими причинами. Барроу был не только математиком, но и богословом и хотел последовать своему призванию. Кроме этого, он также хотел получить более влиятельный пост. Спустя год после отставки он получил место капеллана, а два года спустя возглавил Тринити-колледж. Совмещать должность главы колледжа и лукасовского профессора запрещалось, хотя Барроу вполне мог получить разрешение милостью короля. Как бы то ни было, Барроу ушел в отставку, и 29 октября 1669 года по его предложению Ньютон был провозглашен лукасовским профессором.

Остаток 1669 года Коллинз и Барроу занимались тем, что уговаривали Ньютона опубликовать «Анализ». Однако они не преуспели в этом, и, как пишет Вестфолл, имея в виду спор с Лейбницем, «нерешительность Ньютона посеяла зерна ожесточенной вражды».

Вторая работа Ньютона, его главный труд о бесконечно малых «Метод флюксий» (De methodis serierum et fluxionum), была написана два года спустя, но опубликована лишь в 1736 году. В этой книге Ньютон представляет понятие флюенты — величины, изменяющейся в зависимости от времени, и флюксии флюента — производной этой величины по времени. Вот что он пишет об этих понятиях: «Величины, которые я рассматриваю как постепенно и неопределенно возрастающие; обозначать я их буду последними буквами алфавита: v, х, у, z, чтобы их было возможно отличать от других величин, которые рассматриваются в уравнениях как известные и определенные и которые поэтому обозначаются первыми буквами алфавита a, b, c и так далее. Скорости, с которыми возрастают вследствие порождающего их движения отдельные флюэнты (и которые я называю флюксиями, или просто скоростями, или быстротами), я буду обозначать теми же буквами, но пунктированными:  

Важно отметить, что Ньютон представил понятия флюенты и флюксии по отдельности как часть теории и привел алгоритмические правила, с помощью которых можно было легко вычислить флюксию флюента. Затем он применил свою теорию для решения задач о касательных, квадратурах, максимумах и минимумах. Как мы уже упоминали, именно благодаря этому Ньютон стал считаться одним из создателей математического анализа. Так, для решения задач о максимумах и минимумах он предложил следующий способ: «Когда величина есть возможно наибольшая или возможно наименьшая, то в этот момент времени она не течет ни вперед, ни назад. Действительно, если бы она могла еще течь вперед, то есть возрастать, то это значит, что до того она наверняка была меньше, чем стала, а после того станет больше, чем она есть. Дело обстояло бы обратным образом, если бы она текла назад или убывала. Поэтому найди ее флюксию согласно проблеме I и положи ее равной нулю». Это знакомый нам способ вычисления производной функции и приравнивания ее к нулю.

О задачах расчета квадратуры он писал: «Проблема IX: определить площадь какой-либо заданной кривой. Решение этой проблемы зависит от определения отношения флюент по заданному отношению флюксий». Иными словами, речь идет о процессе, обратном вычислению флюксии; если говорить современным языком — о процессе, обратном вычислению производной, то есть о нахождении первообразной. Здесь Ньютон, по сути, излагает основную теорему анализа и указывает, что ее можно применять для решения задач о площадях.

Чтобы доказать мощь своего анализа бесконечно малых, в «Методе» Ньютон использует его для решения практически всех задач о площадях, касательных и многих других, на решение которых его предшественники потратили без малого столетие. Однако «Метод» был опубликован лишь спустя несколько лет после смерти Ньютона.

Почему он так долго не давал разрешение на публикацию своих первых книг об анализе бесконечно малых? Мы уже упоминали, что Ньютон не желал публиковать свои результаты из-за особенностей своего характера. В итоге это спровоцировало ожесточенные споры, которых можно было бы избежать, если бы его первые труды были опубликованы без промедления. Нежелание Ньютона публиковать свои работы о математическом анализе было сильно еще и потому, что он осознавал его недостаточную логическую строгость. Понятие флюксии и правила ее вычисления, равно как и дифференциал Лейбница или многочисленные методы работы с бесконечно малыми, предложенные его предшественниками, основывались на так называемых бесконечно малых величинах. Эти «бесконечно малые» представляли собой бесконечно малые числа, практически равные нулю, за счет чего их можно было сокращать при необходимости. В то же время эти величины можно было использовать в знаменателях дробей, так как они не были строго равны нулю. Ньютон безуспешно пытался избежать их и в одной из работ по анализу, «Рассуждении о квадратуре кривых» (De quadratura curvarum), опубликованной в 1704 году как приложение к его же «Оптике», он вплотную подошел к открытию предела, использовав «исчезающие приращения». Это понятие было введено лишь в XIX веке, и Бернард Больцано и Огюстен Луи Коши использовали его как основу анализа бесконечно малых.

Литографический портрет Огюстена Луи Коши, одного из самых плодовитых математиков всех времен. 

Ньютон осознавал, что его вычисление флюксий стоит на непрочном логическом фундаменте, поэтому особенно противился публикации любых трудов по этой теме, хотя копии этих рукописей всегда были доступны кругу его друзей. Этот страх, несомненно, оказал влияние и на подготовку его важнейшей работы — «Начал». Ньютон сделал выбор в пользу геометрического языка в древнегреческом стиле, который был менее понятным, но более строгим с логической точки зрения. Он исключил почти все упоминания об анализе бесконечно малых, который, возможно, использовал для получения части результатов, изложенных в «Началах».

Тем не менее в «Началах» содержатся отрывочные упоминания о математическом анализе. Таким образом, в этой книге впервые, пусть и косвенно, упоминается анализ бесконечно малых, созданный Ньютоном. Это произошло в 1687 году — спустя три года после того, как Лейбниц опубликовал в журнале Acta eruditorum свою первую статью о дифференциальном исчислении. В лемме II раздела II 2-й книги несколько туманно упоминаются правила, аналогичные современным правилам вычисления производной произведений и степеней. Ньютон применил математический трюк, чтобы избежать сокращения приращений. Этот трюк в середине XVIII века разоблачил Джордж Беркли, который возглавил «крестовый поход» против бесконечно малых. «Начала» вошли в историю математического анализа не только благодаря этой лемме. К математическому анализу можно отнести и другие утверждения, о которых мы расскажем чуть позже, когда будем говорить об ожесточенном споре между Ньютоном и Лейбницем за право называться создателем исчисления.

ПРОИЗВОДНАЯ ПО НЬЮТОНУ

В «Началах» Ньютон приводит следующее доказательство правила нахождения производной произведения функций: «Любой прямоугольник, например АВ, увеличенный на непрерывную флюенту, если вычесть из сторон А и В половины их моментов а и b [под моментами понимаются приращения], будет равен:

или

Поскольку стороны А и В увеличиваются на другую половину моментов, прямоугольник превратится в:

или

Вычтем из этого прямоугольника предыдущий прямоугольник и получим излишек aВ + bА. Следовательно, приращение aВ + bА прямоугольника генерируется общими приращениями сторон а и b. Что и требовалось доказать». Если мы запишем приращение А как dА, а приращение В — как dB (Ньютон решительно воспротивился бы использованию подобных обозначений, так как их использовал его противник Лейбниц), то получим знакомое нам правило вычисления производной произведения: d (АВ) = A d B + B d A.

Мы уже упоминали, что Ньютон ссылался на открытую им в самый знаменательный период его жизни теорему о биноме, то есть о разложении (1 + x)m/n в степенной ряд. Однако она стала достоянием общественности лишь десять лет спустя, в 1676 году, причем в сокращенном виде. Ньютон упомянул о ней в первом из двух писем, отправленных Лейбницу через секретаря Лондонского королевского общества Генри Ольденбурга. В этом письме, озаглавленном Epistolae prior, Ньютон, отвечая на вопросы Лейбница, изложил свою теорему о биноме и другие результаты, касающиеся рядов.

Теорема о биноме легла в основу созданного им анализа бесконечно малых. По сути, именно с помощью бинома Ньютон разложил в ряд большинство элементарных функций: обратных тригонометрических (их производные можно найти с помощью бинома), а на их основе и тригонометрических функций. Аналогично он вычислил производные логарифмических и показательных функций.

Некоторые из полученных результатов уже были известны. Разложение в ряд для логарифмической функции впервые приводится в уже упоминавшейся книге Николаса Меркатора Logarithmotechnia (1668).

 

Высокомерный гений

Ньютон никогда не был склонен благодарить других за вклад в его открытия, однако требовал от остальных признания того, чем якобы они были обязаны ему. Ньютону нередко приписывают такую фразу: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов», которую считают выражением благодарности и признанием заслуг других ученых. Эта фраза содержится в одном из писем Ньютона к Гуку, датируемом 1676 годом. Эти письма помогли хотя бы формально уладить разногласия в споре о природе света и цветов. Цитата Ньютона восходит к Иоанну Солсберийскому, который в своем трактате «Металогик» (1159) цитирует Бернара Шартрского: «Мы подобны карликам, стоящим на плечах гигантов: мы видим больше и смотрим дальше не потому, что наше зрение острее, и не потому, что мы выше, а потому, что можем забраться высоко благодаря росту гигантов».

Эту фразу можно считать выражением благодарности Ньютона Гуку, на плечи которого, фигурально выражаясь, забрался Ньютон, чтобы видеть дальше. Однако возможна и другая, более замысловатая трактовка, которую приводит Ф. Мэнюэль и в основе которой лежит тот факт, что Роберт Гук был низкорослым и горбатым: «5 февраля 1676 года Ньютон ответил избитой фразой, часто упоминавшейся в спорах о прогрессе, которая восходит как минимум к Иоанну Солсберийскому и часто приводится вне контекста как признание заслуг предшественников Ньютона: “Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов”.

Если рассматривать эту фразу в контексте и учитывать психологическую атмосферу переписки 1676 года, то эта цитата выглядит сложной и даже неоднозначной. <…> Явно не упоминаемый образ карлика, который взобрался на плечи гиганта, выглядит не вполне прилично. Эта фраза со стороны Ньютона, обращенная к Гуку, выглядит издевательской аналогией. На первый взгляд может показаться, что Ньютон сравнивает Гука с гигантом, а себя считает карликом по сравнению с ним. Однако эта фраза относилась к низкорослому и горбатому человеку, поэтому Ньютон насмехается над ним, вольно или невольно». Вестфолл не разделяет взгляда Мэнюэля и считает, что Ньютон не допускал себе столь резких нападок на оппонентов: «Когда он нападал, то склонял голову и выдвигал обвинения прямо».

Еще одно доказательство нежелания Ньютона признавать, что он научился чему-то у других, прослеживается в его отношениях с Декартом. Именно у Декарта он научился аналитической геометрии, сыгравшей важнейшую роль в создании анализа бесконечно малых. Несмотря на это, Ньютон говорил, что испытывает глубокую неприязнь к французскому ученому. Когда Ньютон перечитывал «Геометрию» Декарта примерно в 1680 году, он заполнил поля пометками «осуждаю», «ошибка», «это не геометрия». Он даже написал черновик статьи под названием «Ошибки в «Геометрии» Декарта» (Errors in Descartes’ Geometry). Он называл аналитическую геометрию «языком мошенников от математики». В 1684 году Ньютон оставил про пуск в том месте рукописи, где должно было упоминаться имя Декарта, словно хотел забыть обо всем, чему научился у него: «Я размышлял над этими вопросами около девятнадцати лет, сравнивая между собой открытия и Худде».

 

Жизнь в Лондоне, служба на Монетном дворе

Ньютон сменил Кембридж на Лондон в 1696 году, став сначала смотрителем, а затем управляющим («мастером») Монетного двора. Широко известна колкая фраза Вольтера из «Философских писем»: «В юности я думал, что причиной богатства Ньютона были его огромные заслуги. Я предполагал, что он был назначен мастером Монетного двора в знак признания. Ничего подобного. У Исаака Ньютона была очаровательная племянница, мадам Кондуит. Она чрезвычайно нравилась министру финансов графу Галифаксу. Открытие анализа бесконечно малых и закона всемирного тяготения не помогли бы ему, если бы не его прекрасная племянница».

Сохранились различные портреты Ньютона, а также маски и бюсты.

На иллюстрации представлены два из многочисленных портретов кисти художника Готфрида Кнеллера. Слева изображен портрет Ньютона в возрасте 46 лет, спустя некоторое время после публикации «Начал», справа — в возрасте 59 лет, когда он уже был мастером Монетного двора.

Вольтер либо преувеличил слухи, либо был не слишком осведомлен о сути дела, поскольку на момент назначения Ньютона на должность его племяннице было всего 17 лет, и, возможно, она никогда не встречалась с лордом Галифаксом. Однако позднее между ними действительно возникла тесная дружба, и после смерти Галифакса в 1714 году племянница Ньютона получила в наследство целое состояние, как написал Галифакс в завещании, «в знак искренней любви, привязанности и уважения, которое вы испытывали ко мне столь длительное время, и в качестве небольшой компенсации за удовольствие и радость, доставленные беседами с вами».

Ньютон был строгим мастером Монетного двора и вложил в работу весь свой великолепный ум, невероятную работоспособность, применив, несомненно, обширный опыт, полученный при проведении экспериментов по алхимии. Это не могло понравиться фальшивомонетчикам, которых Ньютон безжалостно преследовал.

Спустя несколько лет после того, как он поступил на службу в Монетный двор, научный мир и общество выразили ему еще большую признательность: в 1703 году Ньютон был избран президентом Королевского общества, которым он управлял подобно абсолютному монарху, а в 1705 году королева Анна произвела его в рыцари в Кембриджском Тринити-колледже.

 

Ньютон и его друзья

Портрет Ньютона будет неполным, если мы не упомянем о его отношениях с друзьями и близкими.

Быть может, причиной тому, что Ньютон тяжело сходился с людьми, был его непростой характер. Правда, в последние годы, прожитые в Лондоне, он пользовался славой гостеприимного хозяина — возможно, гости попадали под очарование его племянницы. Должно быть, поэтому в юности, точнее в 1660—1670-е годы, Ньютон, родившийся в 1642 году, поддерживал близкие отношения преимущественно с теми, кто был старше него. Например, Генри Мор родился в 1614 году, Джон Валлис — в 1616-м, Джон Коллинз — в 1624-м, Генри Ольденбург — в 1626-м, Исаак Барроу — в 1630-м, Кристофер Рен — в 1632-м. Среди всех друзей его ровесниками были едва ли несколько человек. Кроме того, дружеские отношения осложняло крайнее пуританство Ньютона: он прекратил общение с итальянцем Джоном Вигани, преподававшим в Кембридже химию, так как тот ввязался в неприятную историю с монахиней.

Обратите внимание: все ученые, с которыми он вел наиболее жаркие споры, принадлежали к его же поколению: Роберт Гук родился в 1635 году, Лейбниц — в 1645-м, Джон Флемстид — в 1646-м. Эти противостояния имели различный характер — так, причиной споров с Гуком и Лейбницем были вопросы первенства и обвинения в плагиате, — но все они были грубыми и жесткими. Они показывают, сколь несправедлив и властен был порой Ньютон в последние годы жизни, когда добился признания и почестей.

Вот как описывает Ф. Мэнюэль противостояние Ньютона и Гука: «Когда две масштабные личности сталкивались в тесных научных кругах XVII века, неизбежно возникали стычки. В Королевском обществе не было места для Ньютона и Гука одновременно. Первенство могло принадлежать только кому-то одному из них. Ньютон вторгся в царство, где когда-то безраздельно властвовал Гук, и, когда на небосклоне взошла его звезда, Гук лишился власти и статуса. Он сражался за свое место, принижая достижения новичка, обвиняя того в плагиате, прочно удерживая свой пост до самой смерти в 1703 году. Лишь тогда Ньютон занял пост президента Королевского общества, став непререкаемым лидером в научных кругах».

В зрелые годы (с 1680 года и далее) Ньютон, напротив, сблизился с более молодыми коллегами: Абрахамом де Муавром, который родился в 1667 году, Никола Фатио де Дюилье (в 1664-м), Дэвидом Грегори (в 1659-м) и Эдмундом Галлеем (в 1656-м). Почти все они находились под покровительством Ньютона, который расставил их на посты глав кафедр британских университетов в первые годы XVIII века. Ф. Мэнюэль усматривает в дружбе Ньютона с юными и талантливыми учеными фрейдистский подтекст: «Ньютон в первую очередь отождествлял себя с личностью своей матери и представлял сексуальный объект сам для себя. Когда он встретился с юношами, похожими на него, он полюбил их так, как хотел, чтобы его любила мать».

Следует особо выделить Никола Фатио де Дюилье, так как он сыграл особую роль в полемике с Лейбницем.

НИКОЛА ФАТИО ДЕ ДЮИЛЬЕ (1664-1753)

Никола Фатио де Дюилье родился в Базеле в 1664 году. Его первым увлечением стала астрономия, и некоторое время он посещал занятия в Парижской обсерватории вместе с Кассини. Ему не удалось получить членство во Французской академии наук, и он отправился в Голландию, где в 1686 году познакомился с Гюйгенсом, который посоветовал ему заняться математикой. Примерно в 1687 году уже в Англии Фатио завершил свою версию анализа бесконечно малых, не столь полную, как варианты Ньютона и Лейбница.

В течение последующих лет он был близким другом Ньютона. Однако в 1706 году он сблизился с кальвинистами Лангедока, которые нашли убежище в Англии, и занял место секретаря в их организации. Фатио попал в немилость: ему было предложено покинуть Англию и тем самым избежать насмешек, но он предпочел разделить судьбу своих единомышленников. Он лишился благосклонности не только Ньютона, но и почти всего европейского научного сообщества. Неприязненное отношение к нему сохранялось еще почти полвека, до самой его смерти.

Фатио прибыл в Англию весной 1687 года, накануне публикации «Начал», с которыми были связаны большие ожидания в научных кругах. Он тут же попал под влияние новой натурфилософии, изложенной в «Началах», и выразил сильную привязанность к автору, которая оказалась взаимной. Знакомство состоялось в 1689 году: этим годом датированы первые письма, которые Ньютон отправил Фатио. Практически все исследователи биографии Ньютона отмечают необычный тон его писем: привязанность и теплота, которой наполнены строки, не встречаются ни в каких других его письмах.

Их отношения стали особенно близкими в конце 1692 — начале 1693 года, после того как Фатио несколько раз переболел лихорадкой, что едва не стоило ему жизни, о чем он сообщил в письме Ньютону в сентябре 1692 года. Ньютон предложил ему деньги и пригласил поселиться у него в кембриджском Тринити-колледже. Фатио отказался и, оправившись от болезни, в 1693 году поехал в Швейцарию, чтобы уладить дела с наследством. Ньютон пережил крупный кризис летом того же года. Логично задаться вопросом, был ли этот кризис вызван размолвкой с Фатио.

О причинах и обстоятельствах болезни Ньютона существует множество гипотез. Возможно, причиной стало перенапряжение и усталость, накопившиеся за время работы над «Началами»; может быть, отравление ртутью, вызванное экспериментами по алхимии: в волосах, предположительно принадлежавших Ньютону, была обнаружена необычайно высокая концентрация ртути; однако были получены неопровержимые доказательства, свидетельствующие не в пользу этой гипотезы. Возможно, причиной была обычная депрессия. Думается, что сказалось влияние всех вышеперечисленных причин, включая, разумеется, размолвку с Фатио де Дюилье, которая пришлась как раз на этот период. Именно этой гипотезе отдает предпочтение Фрэнк Мэнюэль, указывая на их возможную платоническую связь. Однако это открыто отрицают другие исследователи биографии Ньютона, в частности Уайтсайд.

Как бы то ни было, в 1693 году между друзьями произошла размолвка, и отношения Ньютона и Фатио больше никогда не были столь близкими, как в период с 1689 по 1693 год. Тем не менее впоследствии Фатио иногда вновь появлялся в жизни Ньютона. Так, в 1699 году он первым публично обвинил Лейбница в заимствовании анализа бесконечно малых у Ньютона.

 

Похороны Ньютона

«Тот, кто гением превзошел род человеческий», величайший ученый, по мнению Гаусса, умер 20 марта 1727 года в Лондоне. Вольтер писал: «Он жил, почитаемый соотечественниками, и был погребен подобно королю, который делал добро своим подданным». Или, как пишет, подражая стилю Вольтера, Фернандо Саватер в «Саду сомнений»: «…был особенно впечатлен траурной церемонией по случаю похорон Ньютона. В них участвовал весь Лондон. Сначала тело было выставлено на всеобщее обозрение в пышном катафалке, по бокам которого горели огромные светильники, затем было перенесено в Вестминстерское аббатство, где Ньютон был похоронен среди королей и выдающихся государственных деятелей. Во главе траурной процессии шел лорд-канцлер, за которым следовали все королевские министры».