Борис Кузнецов - Ньютон

В 1668 г. Ньютон изготовил маленький отражательный телескоп, а через три года — большой. Что же касается хроматической аберрации, то она стала исходным пунктом для крупных открытий. Они были изложены в лекциях по оптике, прочитанных люкасовским профессором в 1669—1671 гг. (но изданных гораздо позже, после смерти Ньютона), и в «Новой теории света и цветов», представленной в 1672 г. Королевскому обществу. Описанные здесь эксперименты состояли в разложении солнечного луча стеклянной призмой. Ньютон пропускал луч через небольшое отверстие в темную комнату. Луч падал на призму, за которой стоял экран. Исследуя появившийся на экране спектр, Ньютон констатировал, что белый свет состоит из цветных лучей, которые, преломляясь в призме, отклоняются в различной степени. Ньютон измерил преломление лучей различных частей спектра. Для этого он пропускал через отверстие в экране лучи одного цвета так, чтобы они падали на призму. Оказалось, что наименьшим показателем преломления обладает красный цвет, а по направлению к фиолетовому концу спектра этот показатель возрастает.

Основные выводы из экспериментов сформулированы в следующих тезисах.

Цвета — это изначальные свойства света, они отнюдь не обусловлены свойствами тел, преломляющих или отражающих световые лучи. Одни лучи по своей природе могут производить только красный цвет, другие — только желтый, третьи — зеленый и т. д. Цвет, производимый лучом, связан с его преломляемостью. Данная степень преломляемости луча соответствует определенному цвету, и, наоборот, каждый цвет может быть вызван лишь лучами с вполне определенной степенью преломляемости. Лучи, которые преломляются в меньшей степени, порождают красный цвет; красные лучи преломляются в наименьшей степени. Лучи, испытывающие наибольшее преломление, порождают фиолетовый цвет; фиолетовые лучи обладают наибольшей преломляемостью.

Теория света Ньютона исходит из существования мельчайших корпускул, которые производят на сетчатке глаза ощущение света. Наиболее крупные частицы дают красный цвет, а наименьшие — фиолетовый. Законы оптики выводятся из взаимодействия между частицами материи и световыми корпускулами. Переходя из одной среды в другую, частицы света отклоняются в силу притяжения: мельчайшие фиолетовые — в наибольшей степени, а крупные красные — в наименьшей.

В 1672 г. Р. Гук высказал ряд критических замечаний о вышедшей незадолго до этого «Теории света и цветов» Ньютона. Ньютон ответил Гуку небольшим трактатом, в котором сопоставляются волновая теория света и теория истечения световых частиц. В полемике с Гуком Ньютон в общих чертах набросал компромиссную теорию, соединяющую волновые и корпускулярные представления. Прежде всего он указывает, что теорию световых корпускул ни в коем случае не следует однозначно соединять с обнаруженным им законом распространения, преломления и отражения света. Однако даже эта теория, судьба которой вовсе не связана с судьбой однозначных и достоверных оптических законов, отнюдь не исключает волновых представлений. Колебания эфира, говорит Ньютон, необходимы для объяснения оптических явлений даже при допущении световых корпускул. Корпускулы света, попадая на преломляющие или отражающие поверхности, вызывают колебания эфира, подобно тому как камень, брошенный в воду, вызывает волны на ее поверхности. Волны эфира могут иметь различные длины, что позволяет объяснить целый ряд оптических явлений.

Итоговая работа Ньютона об оптических явлениях — «Оптика», вышедшая в 1704 г. (когда ученый уже давно не занимался систематическими исследованиями в этой области) и затем издававшаяся еще три раза при жизни Ньютона: в 1706, 1717 и 1721 гг., — не менее противоречива, чем первые работы, написанные в 60—70-х годах. Это относится прежде всего к идее эфира. «Оптика» содержит «Вопросы», где рассматриваются самые разнообразные проблемы. В издании 1704 г. эфир в «Вопросах» не упоминается, в 1706 г. к тексту добавлена резкая критика этого понятия, в 1717 г. Ньютон вводит новые «вопросы» об эфире, где эта гипотеза оказывается допустимой.

В чем значение оптических идей Ньютона, и в особенности идеи эфира, столь противоречивым и сложным образом включенной в его работы, в чем их значение для жизни Ньютона? Для необратимого перехода ко все более точной картине мира? Ньютон всегда испытывал некое «эфирнокартезианское» искушение, не покидавшее его до самой смерти. Это настолько фундаментальная тенденция, что о ней лучше сказать при интегральной оценке мировоззрения Ньютона. Здесь отметим лишь следующее.