Знал о нем и Роберт Гук, когда в 1666 году докладывал Королевскому обществу об опытах, доказывающих зависимость веса тела от высоты, и когда в 1674 году опубликовал этюд "О движении Земли", где прямо говорит, что "не только Солнце и Луна оказывают влияние на форму и движение Земли, а она, в свою очередь, влияет на их движение, но Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн также влияют своим притяжением на движение Земли…". Однако Гук поначалу, так же как и Ньютон, не решился или, вернее, не догадался распространить действие закона обратных квадратов на рассматриваемые модели и считал, что сила действия увеличивается просто обратно пропорционально расстоянию; лишь в 1680 году он надумал ввести квадрат расстояния, о чем и сообщил в письме Ньютону, но было поздно: Ньютон сам уже сделал это.
Словом, яблоко, даже если и падало и даже если натолкнуло Ньютона на предположение, не сыграло столь большой роли в рождении нового закона, как ему приписывает легенда: согласитесь, за двадцать лет идея могла оформиться в сознании ученого и без его наглядной помощи.
Но даже если предположить, что случай сыграл известную роль в появлении идеи, то последующие за этим двадцать лет ожидания, пока она воплотится в формулу, не дают оснований говорить о легкости такой случайной находки.
В истории с Архимедом ситуация несколько иная. Архимед не вынашивал столько времени свою гипотезу. Если, разумеется, не предположить, что ходил он в баню раз в несколько лет или что озарило его на сотом или тысячном посещении. Но мне кажется, оба предположения одинаково маловероятны. Первое - по причинам, связанным с обликом ученого, второе - второе потому, что ассоциация, возникшая в голове ученого, должна была либо появиться сразу же, либо не появиться никогда, она достаточно наглядна, если поставленную задачу держать все время перед глазами. А повеление царя не пустяк. И хотя Архимед был слишком крупный ученый и слишком известный гражданин Сиракузов, чтобы мы могли предположить, будто он, дрожа от подобострастия, сломя голову побежал выполнять волю Гиерона, но все же в те времена, когда благополучие ученого целиком зависело от милости его покровителя, к просьбам монарха легкомысленно не относились. И потом, думаю, Архимеда, как истинного ученого, увлекла сама задача, он размышлял не о конечной цели заказанной ему работы - уличить ювелиров, а о ее сути - о возможности как-то отличать металлы в сплаве. Поэтому, когда ученый, целиком поглощенный обдумыванием различных возможностей, получил неожиданно внешний толчок, мысль мгновенно устремилась от собственного тела, вытесняющего воду, к короне, и мелькнувшее решение показалось столь неожиданно простым, что Архимед не удержался и… И вот в том, что он сделал дальше, я сильно сомневаюсь. Все, что было до этого, представляется весьма вероятным, во всяком случае против этого нет никаких логических возражений, даже против места, где было сделано открытие, потому что оно хоть и самое неподходящее для научной работы, но в данном случае единственно возможное. А вот бег из бани голым по городу как-то не вяжется с обликом Архимеда, человека, быть может, и рассеянного и углубленного в себя, но, право же, слишком известного и уважаемого в Сиракузах, чтобы не подумать о своей репутации. Но простим эту маленькую деталь авторам легенды, она, безусловно, очень эффектна, очень театральна и несомненно украшает историю об ученом, случайно натолкнувшемся на истинное решение. Но случайно ли от этого само открытие?
Если бы Архимед на том и успокоился, то есть определил, взвешивая корону в воде, есть ли в ней серебро, доложил бы об этом Гиерону и, довольный сам собой, своей работой и царской милостью, отправился заниматься другими делами, а этот случай выкинул из головы, то тогда нам пришлось бы согласиться: да, это решение случайно, как и сама работа. Но Архимед поступил иначе, как и должен был поступить настоящий ученый. Решение частной задачи о сплаве натолкнуло его на мысль о законе, который относится ко всем телам и который не случайно носит имя его автора. Мы учили его: на всякое тело, погруженное в жидкость, действует со стороны этой жидкости подъемная сила, направленная вверх и равная весу вытесненной телом жидкости. Когда мы опускаемся в ванну, мы чувствуем на себе действие этого закона - как и почувствовал его Архимед; но мы уже знаем, в чем здесь дело, а он не знал, он должен был понять это первым из людей. И он понял, и не узко, не только применительно к сплавам, и поэтому, кроме доклада царю, содержащему, по-видимому, расчеты, связанные с короной, появилось позже еще одно сочинение, где ничего не говорится о короне, но зато говорится о плавающих телах. Причем обоснование закона дано здесь не только эмпирически: Архимед приводит геометрическое доказательство, и мало этого - он рассматривает не горизонтальную поверхность жидкости, а сферическую, как и следует из предположения о шарообразности Земли. Этот штрих сразу показывает тот всеобщий характер, какой придавал своему закону Архимед. И когда читаешь простое и ясное доказательство Архимеда, то понимаешь, сколь прав был древнегреческий философ и писатель Плутарх, с почтением писавший о своем великом соотечественнике: "Если бы кто-либо попробовал сам разрешить эти задачи, он ни к чему не пришел бы, но если бы он познакомился с решением Архимеда, у него тотчас бы получилось такое впечатление, что это решение он смог бы найти и сам, - столь прямым и кратким путем ведет нас к цели Архимед".
Первое сочинение - я имею в виду расчет состава царской короны - до нас не дошло, и поэтому мы не знаем точно ни обстоятельств, связанных с решением задачи Гиерона, ни судьбы мастеров, изготовивших корону. Второе же сочинение - трактат "О плавающих телах" - нам известно и дает полное право утверждать: открытие закона Архимеда не случайно.
Ведь не были же случайны все его другие открытия: аксиома Архимеда, на которой построен в современной арифметике и геометрии процесс последовательного деления; архимедов винт - устройство, изобретенное для перекачки жидкостей и применяемое до сих пор во многих машинах; закон рычага, позволяющий с помощью сравнительно небольшого усилия поднимать большие грузы; прибор для измерения видимого диаметра Солнца; небесный глобус, на котором можно видеть движение планет, солнечное и лунное затмение, и еще многие-многие математические исследования и инженерные находки, которых бы вполне хватило на успешную деятельность нескольких людей.
Даже античные историки, нередко склонные к приукрашиванию подвигов своих героев - а Архимед был героической фигурой, - нигде не намекают более на случайность его творчества. Так правомерно ли тогда говорить о случайности открытия удельного веса и закона о плавающих телах? Человек, столь тонко разбирающийся в математике, механике, астрономии, уже не раз показавший, на что способен его проницательный ум, разве не решил бы он задачу царя Гиерона, даже если бы не помог ему случай с ванной? Все равно бы решил - пусть чуть позже, пусть путем каких-то иных ассоциаций, может быть наблюдая различную осадку по-разному нагруженных галер.
Приди Архимед к такому же решению не в бане, а дома, вспомнив одно из своих прежних купаний, и никто не решился бы утверждать, что ученый случайно натолкнулся на открытие. Наоборот, сказали бы, что не случайно правильное решение нашел именно Архимед - человек, способный использовать разрозненные наблюдения для обобщений, имеющих универсальный, всеобъемлющий характер. Ведь в сближении вроде бы далеких явлений и заключается один из мощнейших методов научного мышления. С этой точки зрения, использование наблюдений над погружением в воду собственного тела - вполне правомерный прием и вовсе даже не случайный, а обязательный. Значит, все дело в несколько случайном месте и кажущемся случайным поводе.
И этим легенда об открытии Архимеда похожа на легенду о Ньютоне. Ну, что касается места, то и баня, и фруктовый сад могут быть нами причислены к местам, странным для свершения научных открытий, если представлять себе творческое мышление зажатым в рамки семичасового рабочего дня и выключаемым в конце дня вместе с рубильником. Если же иметь в виду, что настоящий ученый не прекращает думать о предмете своего исследования ни дома, ни на отдыхе, и если еще вспомнить, что во времена Архимеда вообще не было институтов и табельных досок, куда надо вешать, уходя, ключ от кабинета, то места, где к Ньютону и Архимеду пришли счастливые озарения, кажутся не более странными, чем библиотека или лаборатория. А повод - повод, как ни странно, еще менее случаен. Во-первых, потому, что оба события - вытеснение воды погруженным в нее телом и падение яблока на землю - весьма будничны, часто происходят в жизни каждого человека и уже неоднократно случались в жизни наших ученых. И, во-вторых, оба события являются проявлением тех самых законов, которые и узрели Архимед и Ньютон.
Так что, как видите, даже не так уж важно, насколько правдивы обе легенды. Первое понятие об удельном весе, и закон о плавающих телах, и закон всемирного тяготения были открыты не случайно, и не случайно их авторами стали такие выдающиеся ученые, как Архимед и Ньютон, прославившие себя не только этими, но и многими другими исследованиями.
Легенды об Архимеде и Ньютоне, пожалуй, самые известные, они хрестоматийны. Однако существует немало других историй, где научные открытия предстают как дело случая, как небрежная милость судьбы. В самом по себе присутствии элемента случайности нет ничего постыдного, случай - такой же полноправный участник научного исследования, как и долготерпение. Если случайность имела место, это вовсе не надо скрывать, что было, то было, надо только как следует разобраться, а что именно было на самом деле. Слепой случай, подаривший баловню судьбы сокровище, с которым он по неразумению не знает, что делать? Долгожданная находка, вознаградившая за долгие годы бесплодных терпеливых поисков и раздумий? Или аванс, выданный неожиданно расщедрившейся природой, который придется много лет отрабатывать в поте лица и за прежнюю славу?
Вот в этом и заключается наша совместная цель: разбирая истории открытий, причисленных к случайным, посмотреть, в какой мере они относятся к таковым, не стали ли они жертвой легенд, подобно открытиям Ньютона и Архимеда.
В наших странствиях по разным странам, разным эпохам, разным лабораториям в поисках обстоятельств, при которых были сделаны выдающиеся открытия, нам нередко придется оставлять на время учебники и трактаты и брать в руки описание быта и нравов того времени, чтобы во всех деталях представлять себе жизнь и творчество ученых, чтобы иметь возможность, если надо, максимально приблизиться к рассматриваемому событию, чтобы потом максимально отдалиться от него и увидеть тогда его во всем объеме. Конечно, описание события не может создать полностью "эффект присутствия"; и, кроме фантазии автора, понадобится еще и читательская фантазия, чтобы заставить ожить ушедших в прошлое людей, чтобы увидеть, словно на экране, давно случившиеся события. Нам предстоит нелегкая работа, и в качестве утешения могу рассказать напоследок историю одного любопытного спора, происшедшего триста пятьдесят лет назад и до сих пор не потерявшего интерес.
Дело было в начале XVII века. В Риме ценители искусств затеяли дискуссию: что ценнее - скульптура или живопись? Сторонники скульптуры, их было большинство, утверждали, что скульптура важнее, поскольку она имеет, в отличие от картин, рельеф. И поскольку она объемна, а картины плоские, то, естественно, она ближе к изображаемому объекту. А раз ближе к изображаемому объекту, значит, создает большую иллюзию действительности и, следовательно, ценнее.
В этот спор был вовлечен и выдающийся флорентийский живописец Лодовико Чиголи, который в то время как раз находился в Риме. Но Чиголи не был силен в схоластических спорах. Поэтому он написал письмо своему близкому другу Галилео Галилею с просьбой снабдить его аргументами против искушенных в словопрениях противников.
Каждый, конечно, знает, кто такой Галилей. Один из величайших ученых мира, впервые наблюдавший с помощью изготовленной им зрительной трубы небесные светила, открывший закон инерции, закон падения тел, закон колебания маятника, пятна на Солнце, горы на Луне, четыре спутника Юпитера, фазы Венеры, звездное строение Млечного Пути. Так вот к нему и обратился за помощью Чиголи. В этом не было ничего удивительного - их связывала давняя и тесная дружба. Лодовико недавно доказал свою преданность Галилео: на последней своей работе - фреске церкви Санта-Мария Маджоре - он изобразил Луну, причем так, как она была видна в телескоп Галилея. Это был смелый шаг, потому что открытие Галилея, как и его телескоп, были предметом многочисленных насмешек, а в 1633 году даже осуждены римским католическим судом.
А вот теперь Галилео представлялась возможность показать свое расположение к другу. И он пишет ему длинное письмо, которое оканчивает и отправляет в Рим 26 июня 1612 года. В этом письме Галилей показал себя с новой для нас стороны. Мы знали его как ученого, а он оказался еще и тонким знатоком искусства, прекрасно понимающим его специфику и со свойственной ученому логикой ее обосновывающим. Это видно, в частности, из аргументов, которых так ждет Чиголи. Вот что пишет Галилео: "Произведения скульптуры имеют рельеф лишь постольку, поскольку они оттенены… а если мы покроем тенью все освещенные части скульптурной фигуры с помощью краски настолько, что ее тон станет полностью одинаковым, то фигура будет казаться полностью лишенной рельефа". Заметьте, это не просто аргумент, это приглашение к эксперименту: кто не верит, может попробовать. Мне неизвестно, воспользовался ли кто-нибудь из участников спора предложенным доказательством, но я видел результаты опыта, поставленного по схеме Галилея лет двадцать назад. Были взяты два красноватых резиновых шара, их сбоку осветили, чтобы подчеркнуть рельеф, и сфотографировали. А потом один из шаров был закрашен темной краской в том месте, где на него падал свет, и оба шара снова сфотографировали. И что же? На первой фотографии шары выглядели как шары, на второй один из них, закрашенный, походил на совершенно плоский диск. Таким образом, аргумент Галилея был абсолютно обоснованным.
Правда, пишет далее ученый, это не значит, что скульптура не имеет отличий от живописи; имеет, конечно: у нее три измерения - высота, ширина и глубина, тогда как у картины только два, она плоская. Но это обстоятельство, продолжает Галилей, вовсе не говорит в пользу скульптуры как вида искусства. Напротив, неожиданно утверждает он, это значительно снижает ее достоинства. И поясняет почему: чем дальше отстоят средства воспроизведения от воспроизводимого предмета, тем более заслуживает восхищения воспроизведение.
Причем это относится не только к созданию произведения, но и к его прочтению. Понять картину сложнее, чем скульптуру; песня со словами нагляднее, чем музыка без слов.
Поэтому, когда нам придется на страницах этой книги из отдельных фрагментов, из обрывков дошедших сведений восстанавливать в своем воображении картины прошлого, мы можем подбадривать себя мыслью о том, что мы участвуем в творчестве, и чем труднее нам будет поначалу, тем большую ценность будет иметь наше творчество.
А теперь - в путь. Через границы веков и государств, по страницам исторических фолиантов и научных трактатов - в поисках истоков легенд, которые до сих пор будоражат воображение, тайно зовут отдаться воле случая, чтобы, найдя их, обнаружить там истину.
Глава вторая
Через сто лет после того как в Англии были опубликованы "Начала" Ньютона, на другом конце Европы, в Италии, в городе Болонье, знаменитом своим университетом, у тамошнего профессора анатомии простудилась жена. Эти события, разделенные целым веком, безусловно разного масштаба: о первом сразу же узнала вся Европа, а о втором… впрочем, о втором Европа тоже узнала, только через год.
Нас, правда, больше интересует не жена профессора, хотя легенда и приписывает ей известную роль в происшедших событиях и даже неким итальянским поэтом был сочинен в ее честь сонет, в котором эта роль всячески подчеркивалась. Нас интересует сам профессор, в то время тридцатилетний медик, уже восемь лет занимающий кафедру анатомии в родном университете. Может заинтересовать нас и город, в котором он родился, учился и работал и который сами итальянцы называли "BOLOGNA LA GRASSA" и "BOLOGNA LA DOTTA" - "жирная Болонья" и "ученая Болонья". Сочетание эпитетов странное, но что поделаешь, Болонья удачно расположена в сельскохозяйственном отношении, ее окружали тучнейшие житницы и виноградники, путешественники единодушно отмечали изобилие и дешевизну, но вместе с тем Болонья располагала старинным университетом, каким могли похвастать немногие города Европы. В XVII веке университет породил множество различного рода академий, так что в то время, когда двадцатидвухлетний Луиджи Гальвани принял кафедру анатомии, ученые играли в общественной жизни города ведущую роль.
Вероятно, поэтому и потому еще, что в те годы Болонья была одним из художественных центров Италии, чья слава уступала только Риму и могла сравниться с Флоренцией и Венецией, Болонья считалась во владениях римского папы вторым городом после Рима, а ее кардинал был после папы вторым лицом в Ватикане.
Вот в этой обстановке, с одной стороны благополучия и благодушия, а с другой - уважения к учености и к ученым, и протекала жизнь Луиджи Гальвани. После окончания университета он, помимо чтения лекций по анатомии, занимался исследованиями, относящимися к области сравнительной анатомии; судя по публикациям в журналах, он исследовал строение и природу костей, почки и уши птиц. Но особой известности ему эти труды не принесли, и знаем мы о них потому лишь, что в 1771 году он, по совету своего учителя Беккариа, занялся изучением электрических явлений, а через девятнадцать лет после этого у него простудилась жена, и ей прописали… Но, впрочем, не будем забегать вперед, остановимся пока на первом событии из той цепи, которая привела к появлению термина "гальваническое электричество".