Нежеланный гений и худший фермер Англии
В рождественскую ночь 1642 года, пока Англия с упоением резала себя на части в Гражданской войне, в деревушке Вулсторп, что в графстве Линкольншир, произошло событие куда более значимое, хоть и совершенно незаметное. Женщина по имени Ханна Ньютон родила сына. Младенец был недоношенным, семимесячным и таким крошечным, что, по словам самой матери, «мог бы поместиться в пивную кружку объёмом в кварту». Его отец, мелкий неграмотный фермер, тоже Исаак, умер за три месяца до этого, так и не увидев наследника. В общем, старт в жизнь у мальчика получился, прямо скажем, незавидный. Казалось, он и до утра не доживёт. Но, вопреки всем прогнозам, этот хилый комочек плоти не только выжил, но и суждено ему было перевернуть все представления человечества о Вселенной.
Детство Ньютона было таким же безрадостным, как и его рождение. Когда Исааку исполнилось три года, его мать, устав от вдовьей доли, снова вышла замуж за преподобного Варнаву Смита, зажиточного священника из соседнего прихода. Новый муж поставил условие: он женится на Ханне, но без её сына. Так маленький Исаак оказался на попечении бабушки и дедушки по материнской линии, в то время как его мать жила всего в паре километров от него. Разлука с матерью, отсутствие отца и откровенное неприятие со стороны отчима оставили в его душе незаживающую рану. Он вырос замкнутым, угрюмым и подозрительным ребёнком, неспособным на близкие отношения. Позже, уже будучи взрослым, он составит список своих грехов, где под номером тринадцать будет значиться: «Угрожал отцу и матери Смит сжечь их вместе с домом».
В школе поначалу он тоже не блистал. Учился посредственно, с другими детьми не ладил, предпочитая играм возню со всевозможными механизмами. Он мастерил воздушных змеев со светящимися фонариками, пугавшими по ночам суеверных крестьян, строил модели ветряных мельниц и водяные часы. Когда после смерти отчима в 1653 году мать вернулась в Вулсторп, она обнаружила странного, молчаливого подростка, который, казалось, был совершенно не приспособлен к жизни. Ханна, практичная женщина, решила, что пора сыну браться за ум и становиться фермером, чтобы управлять семейным имением. Это было катастрофически неверное решение. Как позже скажет Айзек Азимов, «он со всей очевидностью проявил себя как худший фермер в мире».
Примеры его «фермерских талантов» вошли в анналы. Посланный на рынок продавать овец, он мог забиться в какой-нибудь сарай с книгой, совершенно забыв о стаде. Его отправляли чинить забор, а через несколько часов находили сидящим под деревом и решающим в уме какие-то задачи, в то время как коровы разбредались по всей округе. Однажды он так увлёкся чтением, что, ведя лошадь под уздцы, даже не заметил, как она выскользнула из недоуздка и ушла. Он пришёл домой, держа в руке пустую сбрую. Стало ясно, что толку от него в хозяйстве не будет. К счастью, его школьный учитель Генри Стоукс и дядя по материнской линии Уильям Эйскоу разглядели в странном юноше нечто большее, чем просто неумеху. Они вдвоём насели на Ханну и убедили её, что пареньку место не за плугом, а за партой. В 1661 году, к всеобщему облегчению, Исаака Ньютона отправили учиться в Тринити-колледж Кембриджского университета. Англия потеряла никудышного фермера, но мир обрёл величайшего учёного.
Чудесный год в ссылке и тайны в ящике стола
Кембридж для Ньютона стал настоящим домом. Он с головой ушёл в учёбу, компенсируя годы интеллектуального голода. Образовательная программа того времени была эклектичной: студенты изучали всё подряд — от Аристотеля и латыни до математики и оптики. Но Ньютон быстро понял, что официальная программа безнадёжно устарела. Он самостоятельно штудировал труды современных ему гигантов мысли: Декарта, Гассенди, Бойля. Особенно его увлекла «Геометрия» Декарта, которая открыла ему новый мир, где движение и пространство можно описать языком алгебры.
Его талант заметил выдающийся математик Исаак Барроу, занимавший престижную Лукасовскую кафедру математики. Барроу стал его наставником и, возможно, единственным человеком, которого Ньютон мог бы назвать другом. Под его руководством Ньютон изучал работы Галилея о движении, законы Кеплера о вращении планет и новейшие достижения в области математического анализа. Он впитывал знания с нечеловеческой скоростью. Уже к 1664 году, всего через три года после поступления, он не только освоил всю современную ему математику, но и начал делать собственные, революционные открытия. Он понял, что для описания непрерывно меняющихся величин — таких, как скорость летящего ядра или кривая орбиты планеты — существующих математических инструментов недостаточно. И тогда, как бы между делом, он изобрёл новую отрасль математики — дифференциальное и интегральное исчисление, которое он сам скромно назвал «методом флюксий».
Весной 1665 года он получил степень бакалавра и стипендию для продолжения учёбы. Казалось, впереди его ждёт спокойная академическая карьера. Но тут в историю вмешалась Великая чума. Эпидемия, охватившая Лондон, добралась и до Кембриджа. Университет закрыли на неопределённый срок, и всем студентам и преподавателям было велено разъехаться по домам. Ньютону пришлось вернуться в свой ненавистный Вулсторп. Эти восемнадцать месяцев, проведённые в вынужденной деревенской изоляции, с 1665 по 1666 год, вошли в историю науки как его Annus Mirabilis — «чудесный год».
Оставшись наедине с собой, своим гением и, видимо, большим количеством свободного времени, Ньютон совершил прорывы, которые определили развитие науки на следующие двести лет. Во-первых, он завершил создание своего метода флюксий, заложив основы современного математического анализа. Во-вторых, он вплотную занялся природой света. Заперевшись в тёмной комнате, он проделал свой знаменитый опыт с призмой. Пропустив через неё узкий луч солнечного света, он увидел на противоположной стене радужный спектр. Затем, с помощью второй призмы, он снова собрал эти цвета в белый луч. Так он доказал, что белый свет — это не нечто простое и чистое, как считалось со времён Аристотеля, а смесь всех цветов радуги. Цвет, как выяснилось, — это свойство самого света, а не предметов, которые он освещает.
И, наконец, именно в эти месяцы, по легенде, и произошла та самая история с яблоком. Сидя в саду, он увидел, как с ветки падает яблоко. Это простое наблюдение натолкнуло его на гениальную мысль: а что, если та же самая сила, что заставляет яблоко падать на землю, простирается гораздо дальше? Что, если именно она удерживает Луну на её орбите и не даёт ей улететь в космос? Он предположил, что сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами. Сделав предварительные расчёты, он убедился, что его гипотеза в целом верна. Так родилась теория всемирного тяготения.
За полтора года двадцатичетырёхлетний молодой человек, по сути, в одиночку открыл фундаментальные законы природы. Но что он сделал со своими открытиями? Ровным счётом ничего. Он записал их в свои тетради и спрятал в ящик стола. Он панически боялся публичности и критики. Как он позже напишет в одном из писем: «Я не вижу, что может быть желанного в общественном признании, даже если бы я мог его заслужить. Это, возможно, увеличило бы число моих знакомых, а это как раз то, чего я больше всего хочу избежать». Мир мог бы так никогда и не узнать о его величайших открытиях, если бы не настойчивость других людей.
Понять замысел Бога: Библия, алхимия и математика
Вернувшись в Кембридж в 1667 году, Ньютон продолжил свои исследования в тишине своего кабинета. Он показал свои математические работы Барроу, и тот пришёл в такой восторг, что в 1669 году совершил беспрецедентный поступок: ушёл в отставку со своей престижной Лукасовской кафедры, чтобы уступить её своему гениальному ученику. Так в двадцать семь лет Ньютон стал профессором математики. Этот пост обязывал его читать лекции, но, по воспоминаниям современников, делал он это неохотно, и часто в пустой аудитории, поскольку мало кто мог понять ход его мыслей.
Всё своё время он посвящал исследованиям. Его комнаты в Тринити-колледже превратились в настоящую лабораторию, где он, по словам его ассистента, работал до полного изнеможения, часто забывая о еде и сне. «Он считал потерянным всякий час, не посвящённый занятиям, — вспоминал ассистент. — Он редко ложился спать раньше двух или трёх часов ночи, а иногда работал и всю ночь напролёт».
Именно в этот период он усовершенствовал свои оптические исследования и создал новый тип телескопа. Существовавшие тогда телескопы-рефракторы, использовавшие линзы, давали изображение с цветными искажениями по краям (хроматической аберрацией). Ньютон, зная, что призма раскладывает свет на цвета, понял, что линза работает так же. Он решил заменить линзу вогнутым зеркалом. Так появился телескоп-рефлектор, который давал гораздо более чёткое изображение. В 1672 году он представил свой небольшой, но мощный инструмент Лондонскому королевскому обществу — главной научной академии Англии. Изобретение произвело фурор, и Ньютона немедленно избрали членом Общества.
Ободрённый успехом, он совершил несвойственный для себя поступок — отправил секретарю Общества статью со своей новой теорией света и цвета. И тут же об этом пожалел. На него обрушился шквал критики, в первую очередь со стороны влиятельного учёного Роберта Гука, который считал себя главным специалистом по оптике. Разразилась ожесточённая полемика, которая так измотала Ньютона, что он поклялся больше никогда ничего не публиковать. «Я увидел себя рабом философии, — писал он, — и решил распрощаться с ней навсегда, за исключением того, что может служить моему личному удовлетворению».
И он действительно на долгие годы ушёл в тень, посвятив себя занятиям, которые современному человеку могут показаться странными для великого учёного. Большую часть 1670-х и 1680-х годов он занимался не физикой, а алхимией и теологией. Для Ньютона, однако, в этом не было никакого противоречия. Он был глубоко религиозным человеком, но его вера была далека от ортодоксальной. Он тайно придерживался арианства — ереси, отрицающей божественную троицу и считающей Христа не равным Богу-Отцу, а лишь его творением. Он потратил годы на изучение Библии, пытаясь восстановить первоначальный, «неискажённый» текст Священного Писания и расшифровать библейские пророчества.
Алхимия для него тоже была не поиском философского камня для превращения свинца в золото, а способом проникнуть в тайны материи, понять фундаментальные принципы, заложенные Богом в основу мироздания. Он верил, что древние мудрецы обладали сокровенным знанием, которое было утеряно, и пытался восстановить его через алхимические опыты и изучение древних текстов. В его глазах наука, теология и алхимия были не разными дисциплинами, а разными путями к одной цели — познанию божественного замысла, постижению того, как устроен мир, созданный «разумным и всемогущим Существом». Как он сам напишет позже: «Эта изящнейшая система Солнца, планет и комет могла произойти только из предначертания и по воле разумного и могущественного Существа».
Как зануда написал величайшую книгу в истории науки
Пока Ньютон в своей кембриджской лаборатории пытался разгадать божественный код Вселенной, другие учёные бились над более прозаической, но не менее сложной задачей. После того как Кеплер установил, что планеты движутся по эллиптическим орбитам, главный вопрос астрономии был таков: какая сила заставляет их это делать? Все догадывались, что это как-то связано с притяжением, и что эта сила, вероятно, убывает с расстоянием. Но никто не мог математически доказать эту связь.
В январе 1684 года в одной из лондонских кофеен трое членов Королевского общества — астроном Эдмонд Галлей, архитектор Кристофер Рен и уже знакомый нам Роберт Гук — поспорили на эту тему. Гук, как всегда хвастливо, заявил, что он уже давно всё доказал, но пока не хочет публиковать решение, чтобы «другие могли попытаться и оценить всю сложность проблемы». Рен, скептически усмехнувшись, пообещал подарить ценную книгу тому, кто в течение двух месяцев представит строгое математическое доказательство. Время шло, но ни Гук, ни кто-либо другой доказательства так и не представили.
И тогда Галлей вспомнил о странном профессоре из Кембриджа. В августе 1684 года он отправился к Ньютону. Их встреча стала легендой. Галлей прямо спросил: «Доктор, какой, по-вашему, будет кривая, описываемая планетами, если предположить, что сила притяжения к Солнцу обратно пропорциональна квадрату расстояния до него?». Ньютон, ни секунды не колеблясь, ответил: «Эллипс». Поражённый Галлей спросил, откуда он это знает. «Я это вычислил», — невозмутимо ответил Ньютон. «Тогда не могли бы вы показать мне ваши вычисления?» — попросил Галлей. Ньютон начал рыться в своих бумагах, но, как и следовало ожидать, ничего не нашёл. Он пообещал всё восстановить и прислать Галлею.
Через три месяца Галлей получил от него небольшой манускрипт под названием «О движении тел по орбите». Прочитав его, Галлей понял, что держит в руках ключ ко всей небесной механике. Он немедленно помчался обратно в Кембридж и начал умолять Ньютона развить эти идеи и написать полноценную книгу. Галлей проявил себя не только как талантливый учёный, но и как гениальный научный менеджер. Он уговаривал, льстил, подбадривал Ньютона, когда тот впадал в уныние или хотел всё бросить из-за очередной стычки с Гуком, который обвинил его в плагиате. Когда выяснилось, что у разорённого Королевского общества нет денег на издание книги, Галлей, не будучи богатым человеком, оплатил публикацию из своего кармана.
В результате титанических усилий Ньютона и самоотверженности Галлея в 1687 году свет увидела книга, которая изменила мир — «Математические начала натуральной философии» (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica). В этом фундаментальном труде Ньютон сформулировал три закона движения (закон инерции, закон пропорциональности силы массе и ускорению, и закон действия и противодействия) и вывел из них закон всемирного тяготения. Он математически доказал, что та же самая сила, которая заставляет яблоко падать на землю, управляет движением Луны, планет и комет. Вселенная, которая до этого казалась таинственным и непредсказуемым местом, управляемым божественными капризами, предстала как гигантский, идеально отлаженный часовой механизм, работающий по строгим и познаваемым законам. «Принципы» стали кульминацией научной революции и фундаментом всей классической физики.
Отшельник у власти: рыцарь, диктатор и охотник на фальшивомонетчиков
Публикация «Начал» превратила Ньютона из малоизвестного университетского затворника в самого знаменитого учёного Европы. Его жизнь круто изменилась. После «Славной революции» 1688 года, свергнувшей короля-католика Якова II, Ньютон, как ярый защитник протестантизма, был избран членом парламента от Кембриджского университета. Правда, за год работы в парламенте он, по легенде, взял слово лишь однажды — чтобы попросить закрыть окно, потому что дуло.
Но его новые влиятельные друзья в Лондоне решили, что гению не пристало прозябать в провинции. В 1696 году ему предложили должность смотрителя, а затем и директора Королевского монетного двора. Казалось бы, это была синекура, почётный пост для заслуженного учёного. Но Ньютон и здесь взялся за дело со всей своей одержимостью. В то время в Англии царил финансовый хаос: старые серебряные монеты были стёрты, обрезаны и подделаны. Ньютон организовал и провёл грандиозную перечеканку всех монет в королевстве. Он лично руководил расследованиями, внедрял агентов в преступные шайки и неумолимо преследовал фальшивомонетчиков, чьи карьеры нередко обрывались на виселице. Угрюмый отшельник оказался безжалостным и невероятно эффективным государственным деятелем.
В 1703 году, после смерти своего заклятого врага Роберта Гука, Ньютон был избран президентом Королевского общества. Этот пост он занимал до самой своей смерти, правя английской наукой как абсолютный монарх. Он использовал свою власть, чтобы продвигать своих сторонников и решительно устранял со своего пути тех, кто смел ему возражать. Он вёл ожесточённую и некрасивую войну с королевским астрономом Джоном Флемстидом, пытаясь силой завладеть его каталогом звёзд.
Но самой знаменитой и долгой была его битва с немецким философом и математиком Готфридом Лейбницем за приоритет в изобретении дифференциального исчисления. Оба учёных пришли к нему независимо друг от друга, но Ньютон сделал это раньше, а Лейбниц раньше опубликовал. Разразился международный скандал, который расколол научный мир Европы на два враждующих лагеря. Ньютон, используя своё положение президента Королевского общества, создал комиссию (состоявшую в основном из его друзей), которая, разумеется, признала его правоту, и анонимно написал разгромную рецензию на её отчёт, обвинив Лейбница в плагиате.
Последние годы жизни он провёл, купаясь в лучах славы. В 1705 году королева Анна посвятила его в рыцари — он стал первым учёным в истории, удостоенным такой чести. Он готовил переиздания своих «Начал» и «Оптики», вёл обширную переписку и наслаждался статусом живой легенды. Он умер во сне 20 марта 1727 года в возрасте 84 лет и был похоронен со всеми государственными почестями в Вестминстерском аббатстве, рядом с королями и величайшими деятелями Англии. Вольтер, присутствовавший на его похоронах, писал, что чувствует, будто хоронят «короля человечества». Альберт Эйнштейн, чья теория относительности позже скорректирует ньютоновскую картину мира, скажет о нём: «Природа была для него открытой книгой... Он выделяется среди гениев человечества как редчайшее явление». Человек, начавший свою жизнь как никому не нужный, слабый младенец, покинул её, навсегда изменив наш взгляд на мир и на самих себя.