Мальчик на берегу океана - [34]

На самом деле, конечно, рождение великих идей никогда не происходит случайно. Открытие Исчисления было предрешено всем ходом событий, о которых я только что говорил: приближением естествознания к математике и математики — к естествознанию. У Ньютона были прямые предшественники — Декарт, Гюйгенс, Барроу, французские математики Ферма́ и Роберваль; не будем сейчас задерживаться на их математических достижениях, но некоторые из этих достижений были столь значительны, что, кажется, еще немного, и каждый из них мог бы стать творцом Анализа. Означает ли это, что Ньютону просто повезло, что он вытащил счастливый билет, явившись как раз вовремя, когда вся предварительная работа была уже сделана и все основные понятия, которыми пользуется Исчисление, — функция, независимая переменная, бесконечно малая величина, определенный интеграл — были почти готовы?

У каждого великого преобразователя бывают предтечи, и может показаться, что гений приходит на готовое. Но на самом деле это всего лишь эффект обратной перспективы. Ведь мы следим за событиями, уже зная заранее, к чему они привели.

Из будущего мы смотрим в прошлое. И мы лишь потому находим предшественников, видим, как все они дружно складывают кирпичи для будущего здания, что судим о них, так сказать, с точки зрения готового здания. Мы знаем, чем закончилась эта работа и легко распознаем связь между отдельными достижениями, потому что для нас они уже соединены в единое целое. Мы склонны забывать, что нужен был архитектор, который нашел единственно правильное назначение этим кирпичам, сделав их составными частями целого. Открытие всегда есть некий итог, итог предвидений и догадок, высказанных другими. Но этот итог сам по себе есть непредвиденное событие, и он по плечу лишь гению.

Невозможно с уверенностью сказать, был ли знаком молодой Ньютон со всеми трудами своих предшественников; скорее всего не был. Но именно он подвел черту под их поисками. Тогда-то и стало ясно, что все они двигались в одном направлении, ломали голову над одной проблемой. Только Ньютон — да еще один человек, о котором речь будет немного позже, — соединили достижения многих в единый и новый метод, и это было равнозначно открытию нового континента.

Но все это относится к внешней истории. А что касается внутренней, то тут никаких достоверных известий вообще нет. И нам остается лишь строить догадки, что́ бродило в голове у нашего героя, когда в один из весенних дней 1666 года он гулял по берегу возле дома. Он не любил далеких путешествий. Может быть, в это время, спускаясь к переправе, лошади влекли по проселку скрипучую колымагу; может быть, он следил за ними. Попытаемся приблизительно восстановить ход его мысли. Ньютон задумался над сущностью движения. С этого началось.

МГНОВЕНИЕ, ОСТАНОВИСЬ!

Три величины характеризуют движение тела: путь, время, скорость. Тело, пускай это будет экипаж, падающее яблоко или планета, должно затратить какое-то время, чтобы, двигаясь с некоторой скоростью, проделать такой-то путь. При этом время является независимой переменной, путь — функцией времени. В эпоху Ньютона функциональную связь вообще представляли себе прежде всего как зависимость чего-то от времени. Скорость тоже зависит от времени, но тут разговор особый.

Определить скорость можно, разделив путь на время. Однако движение с постоянной скоростью — редкий случай; гораздо чаще мы встречаемся с неравномерным движением. Например, скорость свободно падающего тела непрерывно возрастает. Скорость кареты колеблется: лошади то несутся вскачь, то бредут с трудом по разбитой дороге. Поэтому скорость, вычисленная делением пути на время, — это лишь средняя величина; она характеризует движение тела на определенном участке пути, но вовсе не соответствует тому, что происходит на каждом шагу, в каждую минуту.

Предположим, мы хотим знать, с какой скоростью карета проезжает мимо верстового столба. Если бы у нас был спидометр, мы просто взглянули бы на стрелку в момент, когда столб поравняется с каретой. Но на дворе XVII век, спидометров не существует. Поступим иначе. Отметим два каких-нибудь ориентира не доезжая столба и впереди столба: например, два пня. Разделив это расстояние на время, в течение которого карета пронеслась между двумя пнями, мы получим среднюю скорость для участка пути, посреди которого стоит столб; она приблизительно соответствует скорости, с какой экипаж проехал мимо верстового столба. Но даже на небольшом отрезке пути между пнями скорость непостоянна.

Выберем другие ориентиры, ближе к столбу. Можно взять два колышка и вбивать их впереди и позади столба. Чем ближе они к столбу, тем меньше нужно времени, чтобы проехать между ними и тем точнее будет наше определение скорости. В конце концов оба колышка приблизятся к верстовому столбу настолько, что сольются с ним, — в этот момент средняя скорость превратится в мгновенную. Это и будет истинная скорость, с которой карета проезжает мимо столба.

В нашем рассуждении содержится важная идея, и мы попробуем изложить ее в более общем виде.

Скорость прямолинейного движения точки выражается отношением пути ко времени. Но это определение годится только для равномерного движения. При неравномерном движении скорость меняется, и чем меньше интервалы времени и пути, тем измерение скорости будет точнее. Поэтому мы можем сказать, что истинная скорость точки, движущейся вдоль прямой, — это предел, к которому стремится отношение пути ко времени, когда и путь, и время становятся бесконечно малыми величинами.