Гук не только стремился к познанию природы, но и выделялся знаниями среди сверстников. Его взял своим ассистентом врач, анатом и ятрохимик (от греческого "ятрос" – врач) Томас Уиллис (с 1660 года – профессор философии Оксфордского университета). Между прочим, он изобрёл настойку опия, которую использовал для лечения многих болезней, а прежде всего как средство, вызывающее здоровый сон. Но не рекомендовал бесконтрольный приём этого препарата, привыкание к которому уже само вызывает болезнь. По его словам, ангельское личико опиума соблазнительно, но оно может превратиться в лицо дьявола.
Если Гук у Питера Лели овладел ремеслом рисовальщика и гравёра, то у Томаса Уиллиса научился проводить биологические исследования и, возможно, познакомился с примитивным микроскопом, который ему позже довелось усовершенствовать.
Судьбоносным, как говорится, стал переход Гука к состоятельному графу, натуралисту и теологу Роберту Бойлю. С этого времени начали разгораться на научном небосклоне две звезды двух Робертов: Бойля и Гука.
Ирландец Роберт Бойль (1627–1691) окончил Итонский колледж, был общительным без сословных предрассудков, путешествовал по Западной Европе со старшим братом и воспитателем, посещая университеты. Переехав в Оксфорд, основал химическую лабораторию, где проводил многочисленные опыты. Он стал одним из основоположников экспериментальной химии (не без помощи Роберта Гука).
"Я смотрю на химию, – писал Бойль, – не как врач, не как алхимик, а как должен смотреть на неё философ. Если бы люди принимали успехи истинной науки ближе к сердцу, нежели свои личные интересы, тогда можно было бы доказать им, что они оказывали бы миру величайшие услуги, если бы посвятили все свои силы производству опытов, собиранию наблюдений и не устраивали бы никаких теорий, не проверивши предварительно их справедливости путём опыта".
Он не соглашался со Спинозой, считавшим истинным только логические доказательства, а опыт – лишь подтверждением теории. (Хотя логические доводы могут стать основой гипотез, которые подтверждаются или опровергаются опытным путём.)
Тем не менее в книге "Химик-скептик, или Сомнения и парадоксы физико-химии…" (1661) Бойль логически обосновал гипотезу строения вещества, согласно которой свойства материальных тел определяются количеством, расположением и движением первичных частиц (это можно считать предвидением химических элементов). Число их он предполагал значительным, в отличие от атомов Демокрита, четырёх элементов Аристотеля, пяти стихий алхимиков.
Историк химии М. Джуа писал: "В истории науки редко встречаются такие мыслители, как Роберт Бойль, в котором выдающаяся способность к аналитическому мышлению сочеталась с даром наблюдательности и искусством экспериментатора".
Последним своим искусством Бойль во многом был обязан Гуку, который усовершенствовал воздушный насос. Когда прекратилось их сотрудничество, Бойль как экспериментатор ничем себя не проявил.
Для Гука было лестно и полезно сотрудничать со столь образованным и увлечённым научными экспериментами джентльменом. Но и Бойль, как быстро выяснилось, приобрёл не только друга и помощника, но и талантливого соавтора.
В 1658 году Гук построил наиболее совершенный для своего времени воздушный насос. Развивая и продолжая эксперименты немецкого физика Отто Герике, Бойль и Гук проводили опыты, изучая свойства воздуха.
Результаты этих работ представил Роберт Бойль в трактате "Новые физико-химические эксперименты, относящиеся к упругости воздуха и его эффектов. Произведены по большей части на новой пневматической машине" (1660). Было доказано, что воздух обладает упругостью, что звук не распространяется в пустоте (в безвоздушном пространстве), что для горения необходим газ, входящий в состав воздуха.
Это исследование раскритиковал философ Томас Гоббс. Он не придавал большого значения экспериментам, предпочитая логику здравого смысла. По его мнению, абсурдные заключения возникают по той причине, "что имена акциденций ( случайных качеств. – Р.Б .) тел, расположенных вне нас, даются акциденциям наших собственных тел, как это делают те, кто говорит: … звук находится в воздухе".
В отличие от него, О. Герике утверждал: "Философы, которые держатся исключительно своих умозаключений и аргументов, не учитывая опыта, никогда не придут к надёжным и правильным выводам относительно явлений внешнего мира". И был прав.
Другой аргумент против выводов Бойля выставил французский физик Ф. Линус, не признававший у воздуха такого качества, как упругость, и возражавшего против гипотезы существования пустого пространства.
В то время под пустотой подразумевалось пространство идеальное, где нет буквально ничего, что не согласуется с логикой, как показал ещё Архимед. Но в опытах Бойля и Гука пустотой следовало считать максимально разряжённое воздушное пространство.
Ответом на критику стал мемуар Бойля "Защита доктрины, относящейся к упругости и весу воздуха" (1662). В нём был сформулирован вывод, сделанный на основе экспериментов: "сопротивление сжатию / воздуха / удваивается с удвоением давления. В современном изложении: объём газа меняется пропорционально давлению при прочих постоянных параметрах. Бойль подчеркнул, что первым отметил эту закономерность его ассистент Роберт Гук.
В дневнике Гука была запись о том, что упругость воздуха находится в обратном отношении к объёму. Как справедливо утверждал А.Н. Боголюбов: "Закон Бойля-Мариотта, в сущности, является законом Гука, тем более что он лежит в основе всех работ последнего в этой области".
Французский физик аббат Эдам Мариотт открыл этот закон через 15 лет после Гука. Однако в истории науки, в учебниках физики по-прежнему речь идёт о законе Бойля-Мариотта. Пример несправедливости в науке – самой объективной области культуры.
Отчасти Роберту Гуку просто не повезло. Он не позаботился заявить о своём приоритете, возможно, потому, что в то время был никому не известным ассистентом Роберта Бойля.
Но как же историки науки? Они-то могли восстановить справедливость! Увы, на них тоже воздействует магия авторитетов. Скажем, всем известен Роберт Бойль (вполне этого заслуживающий), а более талантливый и разносторонний учёный, изобретатель Роберт Гук остаётся в тени. Во многом этому способствовал… Исаак Ньютон!
Именно он сделал всё, что мог, для замалчивания достижений Роберта Гука. Таких возможностей у Ньютона – с 1703 года и до конца жизни состоявшего председателем Королевского общества – было предостаточно. Он даже распорядился о том, чтобы убрали портрет ненавистного ему Гука.
Получается, что в образе пушкинского Моцарта в истории знаний выступил малоизвестный Роберт Гук, а коварным Сальери предстаёт прославленный Исаак Ньютон. Хотя в жизни не так всё обострено, как в художественном сочинении, но определённая аналогия существует.
В молодости Роберт Гук, судя по вполне правдоподобному предположению его биографа Джеффри Кейна, написал фантастический рассказ "Новая Атлантида. Начата лордом Веруламским, виконтом Ст. Элбанс, продолжена Р.Г. Эксвайром" (Лондон, 1660), изданный анонимно.
Работу Френсиса Бэкона, лорда Веруламского, над утопией "Новая Атлантида" прервала смерть. Последняя фраза: "Ибо члены Соломонова дома раздают щедрые дары всюду, куда прибывают".
Этот Соломонов дом – умственный и деловой центр утопической Новой Атлантиды. У Бэкона достижения этого дома порой представлены в виде, достойном лапутянской академии Джонатана Свифта. Один из отцов Соломонова дома рассказывает:
"Есть у нас обширные помещения, где мы искусственно вызываем различные явления природы …а также зарождение из воздуха живых существ: лягушек, мух и некоторых других…
Нам известны способы выращивания различных растений без семян, одним только смешением почв…"
А вот откуда взял Свифт образ мудреца, добывающего свет из огурца: "Мы открыли также, – говорит отец Соломонова дома, – различные, ещё неизвестные у вас способы получать свет из различных тел".
Впрочем, подобные казусы были вполне естественны для того времени (начала ХVII века). Более существенно, что Бэкон в своих "Опытах" писал о научном познании, вдохновляя многих исследователей, включая Гука:
"Наука совершенствует природу, но сама совершенствуется опытом; ибо врождённые дарования подобны диким растениям и нуждаются в выращивании с помощью учёных занятий… Люди хитроумные презирают учёность, простодушные дивятся ей, мудрые ею пользуются; ибо сама по себе учёность не научает, как применять её; на то есть мудрость особая, высшая, которую приобресть можно только опытом.
Читай не затем, чтобы противоречить и опровергать; не затем, чтобы принимать на веру; и не затем, чтобы найти предмет для беседы; но чтобы мыслить и рассуждать. Есть книги, которые надо только отведать, есть такие, которые лучше всего проглотить, и лишь немногие стоит разжевать и переварить".
По мнению Джеффри Кейна: "Нет ничего такого, что не мог бы написать Гук, но есть много точек подобия… между планом "Новой Атлантиды" и взглядами Гука, известными по другим источникам, в особенности с его энтузиазмом в те годы по поводу сотрудничества науки и литературы. Гук имел чрезвычайно живой ум и прекрасное образование; в 1660 г. ему было двадцать пять лет и… он готовился к публикации в следующем году остроумного научного трактата "Попытка пояснения… сделанная Р. Г." Он глубоко восхищался Бэконом. В письме лорду Броункеру он писал в 1672 году: "Я считаю, что нет иной вещи, которая так значительно ведёт к прогрессу философии, как исследование гипотез с помощью экспериментов и планирование экспериментов гипотезами. В этом меня поддерживает авторитет несравненного Верулама"".
В продолжении "Новой Атлантиды" деятель Соломонова дома демонстрирует "селеноскоп для наблюдения Луны, звёзд и новых планет и редкий микроскоп, в котором легко рассматривать глаза, ноги, рот, волосы и яйца сырного клеща, а также кровь, текущую в жилах вши".
Это уже напрямую наводит на авторство Гука, ибо он исследовал под сооружённым им микроскопом сырного клеща и вши, а также изобрёл телескоп (селеноскоп) оригинальной конструкции. Почему же он позже не проявил себя на литературном поприще?
Когда узнаёшь, сколько было сделано Гуком в последующие годы, этот вопрос отпадает сам собой. С 1657 года он изобретал и создавал приборы для научных исследований и активно участвовал в проведении экспериментов. В том же году он изобрёл пружинный привод карманных часов, а на следующий год – воздушный насос.
Он изобрёл универсальный шарнир. "Этот тип шарнира, – писал А.Н. Боголюбов, – давал возможность передавать вращательное движение между двумя осями, расположенными в различных плоскостях. Современный универсальный шарнир ведёт своё происхождение именно от шарнира Гука, детально описанного изобретателем, а не от механизма Кардано, как иногда предполагают".
В 1662 году Оксфордский университет присвоил Роберту Гуку степень магистра искусств (тогда к искусствам относили изобретательство, ремёсла). Его назначили куратором экспериментов Королевского общества.
В 1663 году Гук написал основной текст устава Королевского общества и был избран его членом. С этого времени начинается его активная работа в этой научной организации. Он постоянно что-то изобретал, проводил опыты и сообщал об этом на заседаниях академии.
После изучения различных объектов под микроскопом, а также в телескоп он издал книгу "МИКРОГРАФИЯ: или некоторые физиологические исследования мельчайших тел через увеличительные стёкла…" (1665). В ней описаны 57 экспериментов с использованием микроскопа и три астрономических наблюдения в телескоп. Особо следует отметить великолепные гравюры, выполненные автором. Как писал А.Н. Боголюбов:
"Иллюстрации, выполненные и гравированные самим Гуком на 32 таблицах, были выдающимся явлением не только для своего времени: их воспроизводили в руководствах по естественной истории вплоть до ХIХ века. Позже даже Левенгук не сумел сделать ничего подобного".
Пользуясь случаем, приведу фрагмент из стихотворения Николая Заболоцкого 1948 года:
Сквозь волшебный прибор Левенгука
На поверхности капли воды
Обнаружила наша наука
Удивительной жизни следы.Государство смертей и рождений,
Нескончаемой цепи звено -
В этом мире чудесных творений
Столь ничтожно и мелко оно!Но для бездн, где летят метеоры,
Ни большого, ни малого нет,
И равно беспредельны просторы
Для микробов, людей и планет.
Хотелось бы написать нечто подобное, начав: "В "Микрографии" Роберта Гука…"
Конечно, нельзя умалять достижений нидерландского натуралиста Антонина ван Левенгука (1632–1723), который в свободное от муниципальной службы время занимался шлифованием увеличительных стёкол (подобно Гуку) и сделал линзы с 300-кратным увеличением.
С 1673 года, значительно позже Гука, он сообщал в письмах Лондонскому королевскому обществу о результатах своих наблюдений. Он первым наблюдал и зарисовал сперматозоиды человека и животных, красные кровяные тельца (эритроциты), различные клетки животных и растений, строение мелких насекомых.
Но всё-таки первым открыл мозаичное строение растений Роберт Гук и по аналогии с клетками животных (по другой версии – с кельями монахов) назвал эти частицы живой ткани клетками. Этот термин прочно вошёл в научный лексикон.
Роберта Гука глубоко интересовала жизнь природы во всех её проявлениях. Слова Заболоцкого "равно бесконечно просторы / Для микробов, людей и планет" следует отнести не к Левенгуку, а к Гуку. Ведь в своей книге он представил и макроскопические наблюдения небесных тел, а также предположил гипотезу волновой природы света. Указал, что "тепло является свойством тела, возникающим от движения или колебания его частей", отрицая гипотезу горюче-летучего "флогистона". Он сравнил горение с дыханием, утверждая, что воздух при этом теряет свою часть.
До него микроскописты представляли свои наблюдения как занимательное зрелище, курьёз, в лучшем случае давая описание отдельных малых объектов природы. Роберт Гук, по-видимому, первым превратил микроскоп в мощное средство научных исследований не только в биологии, но и в физике. Наблюдая тонкие прозрачные пластинки, он размышлял о свойствах и сущности света. По его гипотезе, свет состоит "из потока биений, исходящих из источника", т. е. представляет собой чрезвычайно быструю вибрацию.
Гук раньше Христиана Гюйгенса предложил гипотезу волновой природы света, исходя из аналогии с распространением звука. Однако разрабатывать свою идею не стал. Чрезвычайно высокую скорость световых волн Гюйгенс в "Трактате о свете" (1690) объяснил свойством особой тончайшей среды – эфира – с высокой твёрдостью и упругостью. Как писал он: "Нам нет надобности исследовать… причины этой твёрдости и упругости, так как рассмотрение их завлекло бы нас слишком далеко от нашего предмета".
Даже в наши дни остаётся во многом неразработанной теория такого эфира (ныне называемого физическим или космическим вакуумом). Это связано отчасти с тем, что А. Эйнштейн вслед за Ньютоном представил свет потоком корпускул, фотонов.
Возможно, кому-то покажется излишним в очерке о Гуке упоминания о научных проблемах, гипотезах и теориях учёных. Но мне хотелось бы показать, насколько это возможно, как трудно определять научные приоритеты, оценивать достижения разных исследователей. Движение научной мысли и развитие техники идут в масштабе цивилизации сложными потоками, переходя из страны в страну, нередко во взаимосвязях и противоречиях.
"Микрографией" Гука заинтересовался Ньютон. Сделал выписки из этой книги (и свои замечания), в одном из своих писем Гуку высоко её оценив. На заседании Королевского общества в 1672 году Ньютон предоставил свой мемуар "Новая теория света и цветов". Он предложил корпускулярную природу света, чем вызвал возражения Гука.
С этого времени начались между ними конфликты. Дело дошло до того, что в своей монографии "Оптика" (1704), не случайно изданной через год после смерти Гука, Ньютон умолчал об экспериментах и выводах старшего коллеги.
В своих оптических опытах Гук прижимал к плоскому стеклу линзу и наблюдал возникающее чередование светлых и тёмных колец. Затем эти опыты проделал Ньютон, но объяснить их не смог. Сделал это английский физик Томас Юнг, исходя из волновой теории света. Тем не менее в физике укоренилось понятие "кольца Ньютона", хотя честнее было бы называть их именами Гука, Юнга или их вместе.
Пожалуй, сказалось то, что "Оптика" Ньютона была переведена на латинский язык и много раз переиздавалась. У Ньютона были друзья, которые верили в его талант (что справедливо) и распространяли его сочинения. Сказывалась и национальная гордость англичан.
Не вдаваясь в детали спора двух учёных, отметим, что Ньютон предложил компромиссный вариант: материальные носители света вызывают волны в пространстве эфира, подобно тому, как вызывают волны тела, брошенные в воду.
Научные разногласия между двумя великими учёными усугубились личной неприязнью. Есть мнение, что ставшее крылатым высказывание Ньютона в письме Гука – "Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов" – скрывает язвительный намёк на хилое сложение и сутулость Гука, которого нельзя причислить к великанам.
Но, может быть, намёка не было? Ведь и Ньютон был невысок, а его афоризм безукоризненно верен.
И Гук, и Ньютон верили в существование эфира, который физики в начале ХХ века попытались отменить. Однако пришлось его вернуть, хотя и под именем физического (космического) вакуума. В этом отношении Гук и Ньютон были оба правы.
Проблема, сохранившаяся доныне: свет – система волн или корпускул? В ХХ веке эту дилемму решили странным способом, предположив дуализм волна-частица. Такой кентавр выглядит надуманным, научно-мифологической фигурой. Возможно, вернее было бы считать, что волна в некоторых случаях может приобретать свойство корпускулы, подобно тому, как порой возникает таранная волна цунами.
У Гука и Ньютона возник конфликт ещё из-за приоритета в открытии закона всемирного тяготения.
В марте 1666 года на заседании Королевского общества Гук сказал: "Представляется, что тяготение является одним из наиболее общих действующих принципов мира… и Кеплер не без достаточного основания утверждает его как свойство, присущее всем небесным телам, Солнцу, звёздам, планетам. Это предположение мы впоследствии рассмотрим более подробно, но сперва было бы необходимо обсудить, не присуща ли эта тяготительная или притяжательная сила частям земли…
Если она магнетична, то любое тело, притянутое ею, должно больше тяготеть вблизи её поверхности, чем дальше от неё".
Через два месяца Гук предположил две возможные причины криволинейного движения планет Солнечной системы. В первом случае может сказаться "неравномерная плотность среды", эфира. "Вторая причина изгибания прямолинейного движения в криволинейное, по-видимому, происходит от притягивающего свойства тела, расположенного в центре, причём оно непрерывно стремится притягивать к себе. Ибо если сделать такое предположение, легко становятся объяснимы все феномены планет с помощью общих принципов механического движения".