Ньютон был также представителем длинного ряда людей, – ряда, начавшегося задолго до Ньютона и продолжившегося после, – считавших, что они особо избраны Господом раскрыть человечеству подлинный смысл Писания. Неясно, насколько его физические исследования и изучение Вселенной были связаны с одержимостью Библией, но кажется разумным предположить, что первичным для Ньютона был интерес к теологии, а натуральная философия занимала в ряду его интересов место намного ниже теологии и, вероятно, даже алхимии.
Многие указывают на ньютоновское восхищение Богом как на доказательство совместимости науки и религии и пытаются с его помощью утверждать, что современная наука своим существованием обязана христианству. Утверждать так означает путать историю с причинностью. Невозможно отрицать, что многие ранние гиганты современной западной натуральной философии, начиная с Ньютона, были глубоко религиозными людьми, хотя Дарвин, к примеру, к концу жизни растерял большую часть своей религиозной веры, если не всю ее. Но не стоит забывать, что на протяжении значительной части этого периода существовало лишь два основных источника образования и богатства: Церковь и Корона. Именно Церковь была национальным научным фондом XV, XVI и XVII столетий. Все институты высшего образования были связаны с той или иной конфессией, и любому образованному человеку было немыслимо полностью разорвать связь с Церковью. И, как убедились на собственном опыте Джордано Бруно и позже Галилей, противоречить церковной доктрине было как минимум неприятно. Для любого из ведущих научных мыслителей той эпохи нерелигиозность была бы чем-то из ряда вон выходящим.
Религиозность ранних пионеров науки сегодня часто упоминается философами, которые защищают совместимость науки и религии, но при этом путают науку и ученых. Хотя внешне часто это выглядит иначе, ученые – тоже люди. И как все люди, они способны одновременно держать в голове множество потенциально противоречащих друг другу идей. Никакая корреляция между расходящимися представлениями, уживающимися в одном человеке, не говорит ни о чем, кроме человеческих слабостей.
Говорить о том, что некоторые ученые религиозны или были религиозны, – то же самое, что говорить, что некоторые ученые – сторонники республиканцев, или адепты теории плоской Земли, или креационисты. Все это не подразумевает ни причинно-следственной, ни логической связи. Мой друг Ричард Докинз рассказывал мне как-то о профессоре астрофизики, который днем пишет статьи, публикуемые в астрономических журналах и строящиеся на представлении о Вселенной, существующей более 13 млрд лет, а вечером возвращается домой и в частном порядке проповедует буквальное библейское утверждение о том, что Вселенная была создана всего шесть тысяч лет назад.
В науке интеллектуальная цельность или отсутствие таковой определяется сочетанием рациональных аргументов с полученными в дальнейшем данными и длительной проверкой. Вполне оправданно утверждать, что религия в Западном мире является, возможно, матерью науки. Но, как все мы знаем, дети редко вырастают копиями своих родителей.
Возможно, Ньютон, следуя традиции, заинтересовался светом именно потому, что считал его даром Божьим. Но мы помним его труды не благодаря такой мотивации, а благодаря результату, благодаря тому, что он открыл.
Ньютон был убежден, что свет состоит из частиц, которые он называл корпускулами, тогда как и Декарт, и постоянный соперник позднего Ньютона Роберт Гук, а еще позже голландский ученый Христиан Гюйгенс утверждали, что свет – это волны. Одним из ключевых наблюдений, подтверждавших, на первый взгляд, волновую теорию света, было то, что белый свет (к примеру, солнечный) расщепляется на все цвета радуги, если пропустить его через призму.
Как часто случалось в жизни Ньютона, он был убежден в собственной правоте и считал, что сразу несколько известнейших его современников (и соперников) ошибаются. Чтобы продемонстрировать это, он придумал хитроумный эксперимент с использованием призм: в первый раз Ньютон провел этот эксперимент дома, в Вулсторпе, где пережидал свирепствовавшую в Кембридже бубонную чуму. Как он докладывал в Королевском обществе в 1672 г., на сорок четвертой попытке он пронаблюдал ровно то, что надеялся увидеть.
Сторонники волновой теории утверждали, что световые волны состоят из белого света и при прохождении сквозь призму свет расщепляется на цвета потому, что лучи «портятся» при прохождении сквозь стекло. Если это так, то чем больше стекла на пути света, тем сильнее он должен расщепляться.
Ньютон рассуждал иначе. Он считал, что свет состоит из разноцветных частиц, которые в совокупности кажутся белыми. (Отталкиваясь от своего увлечения оккультизмом, Ньютон классифицировал цветные частицы спектра – этот термин пустил в оборот именно он – по семи категориям: красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые. Ведь еще со времен древних греков считалось, что число семь обладает мистическими свойствами.) Чтобы продемонстрировать ошибочность волновой теории, где свет портился при прохождении сквозь стекло, Ньютон пропустил луч белого света сквозь две призмы, установленные строго в противоположной ориентации. Первая призма расщепила свет с появлением спектра, а вторая вновь собрала его в единый белый луч. Если бы стекло портило свет, получить такой результат было бы невозможно. Вторая призма только ухудшила бы ситуацию и не смогла заставить свет вернуться в первоначальное состояние.
На самом деле этот результат вовсе не опровергает волновую теорию света (мало того, он скорее подтверждает ее, поскольку свет замедляется, меняя направление при входе в стекло, подобно тому как это делают и волны). Но, поскольку сторонники волновой теории утверждали (ошибочно), что спектральное расщепление обусловлено порчей света, демонстрация Ньютона, ясно показавшая, что это не так, нанесла сильный удар по волновой теории и укрепила позиции его собственной корпускулярной модели.
Ньютон продолжил работу со светом, открыв немало других его особенностей, на которых основывается наше сегодняшнее понимание волновой природы света. Он показал, что каждый цвет света при прохождении сквозь стеклянную призму имеет собственный уникальный угол преломления. Ньютон показал также, что при освещении объектов цветным лучом все они кажутся того же цвета, что и освещающий их луч. Еще он показал, что цветной свет не меняет свой цвет, сколько бы раз ни отражался или ни проходил через призму.
Все результаты Ньютона, включая и первоначальный, можно объяснить очень просто, если считать, что белый свет действительно представляет собой набор различных цветов, – это он понял верно. Но их невозможно объяснить, если считать, что свет состоит из разноцветных частиц. На самом деле правильнее сказать, что свет состоит из волн разной длины.
Оппоненты Ньютона не собирались сдаваться, несмотря даже на растущую популярность Ньютона и смерть его главного соперника Гука. Они не сдались даже после избрания Ньютона президентом Королевского общества в 1703 г. – в том самом году, когда он опубликовал наконец результаты своих исследований по свету в грандиозном труде «Оптика». Более того, споры о природе света продолжали бушевать еще целый век.
Проблема волновой картины света отчасти заключалась в вопросе: «Волной чего, собственно, является свет?» И если свет – волна, то, поскольку все известные волны требуют для своего распространения какой-то среды, в какой именно среде распространяется световая волна? Эти вопросы ставили всех в тупик настолько, что сторонникам волновой теории пришлось вновь возродить идею некоей невидимой субстанции, пронизывающей все пространство, – идею эфира.
Решение этой головоломки, как часто бывает в подобных ситуациях, пришло из совершенно неожиданного уголка физического мира – уголка, полного искр и вращающихся колес.
Когда я стал молодым профессором Йельского университета, мне повезло получить в свое распоряжение громадный старинный кабинет, освободившийся после ухода в отставку столь же почтенного возраста коллеги, который оставил висящую на стене фотографию Майкла Фарадея, сделанную в 1861 г. С тех пор я бережно храню ее.
