Естественнонаучная картина мира - [46]

Известно, что Ньютон исследованием магнитных явлений почти не занимался. Не занимался он и систематическим исследованием другой группы явлений, которая стала для науки настоящим «передним краем» (Р. Пенроуз) уже через столетие после его смерти. Речь идет об электричестве. Собственно, электрические явления известны также очень давно – с глубокой древности. Само слово электричество имеет греческое происхождение (от греч. elektron – янтарь, ибо именно частички янтаря стали первичным материалом для обнаружения эффектов электрической заряженности тел еще древними греками) и было введено все тем же У. Гильбертом. Явления притяжения и отталкивания электрически заряженных предметов не могли не пробудить идею о внутреннем сродстве электричества и магнетизма. Но от самой идеи до объяснения внутренней природы этого сродства – путь неблизкий. Дело осложнялось и тем, что электричество было весьма непростым и капризным объектом для экспериментального исследования, особенно если речь шла не о статических заряженных телах, а о более сложных природных процессах.

В рамках механистической картины мира природа электричества не могла быть описана и понята иначе как в контексте механического движения – движения тел в пространстве под действием сил. Наука эпохи раннего Нового времени прочно стояла на том, что мир един и законы в нем имеют одинаковую природу – принцип, восходящий к Галилею, разрушившему аристотелевско-схоластическую иерархию миров. Открытый в 1785 г. Шарлем Кулоном закон взаимодействия заряженных частиц, казалось, подтверждал всю плодотворность такого подхода, поскольку формулировка этого закона по своей форме была почти идентична закону всемирного тяготения: «Сила взаимодействия двух точечных зарядов… пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними». Здесь даже формульная запись говорит сама за себя. Закон Ньютона, как мы помним, выглядит так: F_т = GMm/R²; Закон Кулона – так: F = kq₁q₂/r₂, где G и k – константные коэффициенты, M и m – массы взаимодействующих тел, q₁ и q₂ – заряды (по величине), а R и r – расстояния между взаимодействующими телами. Конечно, различие все же существует, и весьма существенное, – характер взаимодействия заряженных тел (притяжение или отталкивание) будет определяться знаками зарядов, то есть опять неким смутным аналогом «внутренних качеств». Если зарядов нет, то нет и взаимодействия (у Ньютона взаимодействие обеспечивала масса). Чем же эти «внутренние качества» определяются?

Уже в середине XVIII в. на фоне обобщения большого количества чисто эмпирических данных: притяжение-отталкивание, взаимная передача зарядов, обнаружение проводников и диэлектриков, описание «течения» электричества сквозь тело человека (и демонстрация этого явления всем желающим, когда зрителям предлагалось взяться за руки, образовав цепь, а крайнему из них – взяться за оголенный электрод) и ткани мертвых животных – наука выдвинула в рамках механистической картины мира ряд остроумных гипотез. Самая известная и важная среди них – описание электричества по аналогии с некой жидкой субстанцией, флюидом, сделанное впервые Бенджамином Франклином на основе изучения природы молний. Природа молний гипотетически может быть объяснена стечением этой электрической жидкости от высшего потенциала (грозовой тучи) к низшему (земной поверхности). Это предположение легло и в основу знаменитого изобретения Франклина – молниеотвода (громоотвода), – которым мы пользуемся и сегодня и которое многими учеными своего времени (и тем более простыми обывателями) было принято с большим скепсисом и опаской. Это же открытие позволило, в случае отведения тела-проводника молниеотвода не в землю, а в лабораторию, получить источник электричества для дальнейших экспериментов, правда, источник ненадежный и смертельно опасный.

Гипотеза «электрической жидкости» (а затем и «магнитной») оказалась весьма удачной в рамках механической картины мира и позволила относительно неплохо интерпретировать в контексте этой картины явления, связанные с электричеством. Она позволяла объяснить разницу в знаках зарядов (жидкости похожи, но природа в них разная), помогала интерпретировать конкретные процессы, связанные с наблюдениями токов, а также успешно решить (трудами Алессандро Вольты) проблему ее искусственного синтеза в проводнике в безопасных для жизни и здоровья наблюдателя количествах путем открытия превращения химической энергии в электрическую. Более того, она прекрасно согласовывалась с чисто эмпирическим эффектом накопления электричества в первых аналогах электроконденсаторов (так называемые «лейденские банки»). Однако она имела существенный недостаток – ее было невозможно экспериментально подтвердить или опровергнуть. Впрочем, такое объяснение было лучше, чем ничего, хотя и в этом контексте сам факт взаимодействия заряженных тел все равно выступал как большая загадка.

Наконец, третьей группой явлений, чувствующей себя все менее уютно в контексте механистической картины мира, стали явления световые. Здесь наблюдается небольшой парадокс, ибо оптика всегда привлекала и живо интересовала И. Ньютона, а среди его трудов есть специально посвященные оптическим проблемам. И так получилось, что именно эта часть наследия ученого начала обнаруживать свою неполноту быстрее всех остальных изнутри самой механистической картины мира. Впрочем, на фоне общей незыблемости авторитета механики, это до поры до времени было не очень заметно. В области оптики Ньютону также принадлежит ряд фундаментальных открытий. Так именно он дал точное описание разложение белого света в правильной трехгранной призме на семь составляющих (дисперсию). Это наблюдение привело Ньютона к фундаментальному выводу о том, что первичен не белый свет, а его составляющие, зависящие от показателя преломления, тогда как распространенные на тот момент концепции света (например, Р. Декарта) исходили из прямо противоположного, утверждая первичность белого света и вторичность всех без исключения цветов. Однако, с одной стороны, Ньютон воздержался от формулировок окончательных выводов о происхождении и природе света, с другой – его механистической картине как нельзя лучше соответствовала модель, представляющая свет в виде движущихся мельчайших тел, корпускул (уменьш. от лат.