Однако ему требовалось убежище, тот черепаший панцирь, где он мог бы прятаться от мира. Вероятно, это как-то связано с тем очевидным фактом, что в детстве он не знал любви: в первые годы его жизни рядом не было ни отца, ни матери, и, став взрослым, он возжаждал чувства безопасности и упорядоченности. Ему необходимо было ощущать свою защищенность, неподверженность внешнему хаосу. Эта глубоко укорененная тяга к порядку, возможно, как раз и побудила его искать закон и систему во Вселенной, однако она же явно сделала его чрезвычайно уязвимым по отношению к любому нападению. А когда он чувствовал, что над ним нависла угроза, он взрывался. Джон Мейнард Кейнс в своей кембриджской лекции описывал его «глубинное стремление удалиться от мира и леденящий страх обнажить собственные мысли перед другими», словно при таком обнажении с него заживо сдирали кожу. Вот почему всю жизнь он оставался скрытным отшельником, пребывая в уединении, вдали от людей.
Эта оторванность от людей лишь увеличилась, когда весной 1679 года умерла его мать. В мае ей удалось выходить своего сына Бенджамина, болевшего «злокачественной горячкой» (как она это называла); он выжил, но она сама заразилась этим недугом. Когда Ньютон узнал о ее опасном и все ухудшающемся состоянии, он тут же примчался в Линкольншир и, по словам Джона Кондуитта, «просиживал с ней ночи напролет». При этом он «сам давал ей все снадобья, бинтовал все волдыри собственными руками и вообще применял всю умелость своих рук, коей был столь знаменит». Этот рассказ, похоже, опровергает предположения о том, что Ньютон с детства затаил злость на мать за то, что некогда она оставила его на попечение бабушки, а кроме того, эта история вносит поправки в образ Ньютона как человека бесстрастного и бессердечного.
Но его умений оказалось недостаточно. Анна Смит умерла в конце мая. Ее похоронили на церковном кладбище в соседней деревне Колстерворт, рядом с могилой отца Ньютона. В завещании, если не считать некоторых мелких случайных распоряжений, она отписывала Исааку все земли и имущество. Он оставался в родовом доме около полугода, занимаясь доставшимся ему наследством. Теперь он стал человеком солидным. Он вел дела с жильцами и, возможно, даже надзирал за осенним сбором урожая. Кроме того, он неутомимо выслеживал закоренелых должников. Одному он написал: «Принужден сообщить вам, что я вполне уяснил себе вашу манеру и намерен привлечь вас к суду. И если вы не хотите, чтобы вам предъявили новые обвинения, извольте тотчас расплатиться, ибо я не собираюсь терять время попусту».
Вернувшись в Кембридж, он 27 ноября написал Роберту Гуку, объясняя, почему нарушил свое обещание и не связался с ним. Ньютон заявлял, что страдает «близорукостью и хрупкостью здоровья», но это, возможно, было лишь оправданием – или симптомом – его склонности к ипохондрии. Далее он туманно сообщал, что «последние полгода пребывал в Линкольншире, обремененный некоторыми родственными делами». Его внимание к «сельским занятиям» вытеснило «философические размышления». А затем он и вовсе отказался от дальнейшего участия в изысканиях подобного рода, «таким образом обменявшись рукопожатиями с философией» и распрощавшись с нею. Говоря об утрате интереса к философии, он приводил простую аналогию, сравнивая себя с «купцом, занявшимся чужим промыслом», подразумевая, что натурфилософия – такое же занятие, как и все остальные.
Но он несколько кривил душой, говоря, что утратил интерес к натурфилософии. В этом же году, чуть раньше, он писал Бойлю о «некотором тайном принципе натуры», способном объяснить сцепление определенных веществ. В тот же период он писал Локку о физических основах гравитации. Нет, он был не из тех, кто бросает «философию». В уже упомянутом письме к Гуку он разъяснял, что занимался конструированием нового отражательного телескопа, и довольно подробно излагал то, что сам называл «своими измышлениями об открытии суточного движения Земли». Таким образом, он не оставил ни рассуждений, ни наблюдений, он просто не хотел, чтобы его беспокоили расспросами и критикой.
Вопрос о «суточном движении Земли» касался траектории тяжелого тела, летящего к Земле: в своем письме Ньютон считал, что эта траектория должна быть спиральной. Роберт Гук, всегда пристально высматривавший погрешности в рассуждениях знаменитого Ньютона, обнаружил в его аргументации ошибку, но не стал таить ее в личной переписке, а объявил о ней на собрании Королевского научного общества. Летящее к Земле тело должно вести себя подобно планете, вращающейся по орбите, и двигаться не по спирали, как полагал Ньютон, а «вероятнее всего, по эллипсу».
Ньютон и в самом деле допустил не свойственную ему ошибку и расстроился, узнав об этом промахе. Если он не совершенен, то, следовательно, уязвим, а значит, это уже не он. Но, что столь же важно, сама публичность этой поправки привела Ньютона в ярость. Перед этим Гук обещал ему в письме, что любые материалы, какие Ньютон пришлет ему, он будет «передавать или сообщать кому-либо не иначе, как в полном соответствии с вашими собственноручными указаниями», однако он самым возмутительным образом нарушил слово, чтобы выставить его, Ньютона, на всеобщее посмешище!
Реакция Ньютона была вполне предсказуемой. На следующее письмо Гука, в котором тот указывал на его ошибку, он ответил кратко и холодно, после чего перестал отвечать на дальнейшие послания Гука, да и вообще никому не писал в течение года. Позже он изображал Гука человеком, не способным производить математические расчеты, но при этом «ничего не делающим, лишь притворяющимся знатоком и хватающимся за всевозможные предметы». Тридцать лет спустя, когда Гук уже давно умер, Ньютон все еще считал главного своего научного соперника личным врагом. Впрочем, упомянутая ошибка побудила его тщательно проработать вопросы динамики и обратиться к проблемам орбитальной механики, к которым он, по его уверениям, утратил интерес. Судя по всему, он провел ряд вычислений и, к собственному удовлетворению, установил, что эллиптичность орбиты согласуется с уменьшением силы притяжения по мере увеличения расстояния.[32] Собственно говоря, из поражения в споре с Гуком впоследствии вырос ньютоновский труд Principia. Важно и то, что в тот период Ньютон снова заинтересовался принципами классической геометрии.
Его любопытство к космологическим вопросам усилилось благодаря одному странному явлению, которое он в ноябре 1680 года увидел в ночном небе. Объект возник перед самым восходом и затем, направляясь к Солнцу, постепенно исчез из вида. То была комета. В декабре, ранним вечером, появилась еще одна, и двигалась она не к Солнцу, а от него. Более того, у нее имелся светящийся «хвост», который зрительно был вчетверо шире Солнца. Королевский астроном Джон Флемстид писал другу: «Полагаю, едва ли когда-либо наблюдали более крупную».
Ньютон пустился по следу декабрьского феномена. Он начал собирать информацию о его перемещении, с особым интересом наблюдая за «хвостом». Вначале ему приходилось приставлять к глазу вогнутую линзу, чтобы скорректировать свою близорукость, но, когда комета, удаляясь, стала видна менее отчетливо, он переключился на телескоп. Он наблюдал за ней, пока 9 марта она не исчезла. Его настолько заинтересовал этот объект, что он принялся собирать отчеты астрономов со всей Европы и даже новости с берегов реки Патаксент, что в американском штате Мэриленд: там также видели это небесное тело. Один из его коллег по Грешему, эмигрировавший в эти места, писал ему, что комета «имеет форму меча, вздымающегося над горизонтом». Эта охота побудила Ньютона приступить к сооружению отражательного телескопа гораздо более впечатляющих размеров, чем прежний. Он не закончил работу, однако вся эта история с кометой предоставила ему массу нового материала для размышлений.
Большинство наблюдателей считали, что стали свидетелями прохождения двух комет, однако Джон Флемстид твердо верил, что это – два появления одного и того же небесного тела, движущегося вокруг Солнца. Он сообщил свою теорию Ньютону, который поначалу отверг эту идею – а точнее, отверг рассуждения Флемстида о магнитных полюсах Солнца. По всей видимости, в ту пору Ньютон еще не разработал собственную теорию всемирного тяготения, но начал вычерчивать возможные траектории, проверять гипотезу, согласно которой эта комета действительно перемещалась по эллиптической орбите, а не стала каким-то одиночным и случайным вторжением из космического пространства. Он стал размышлять над тем, какие выводы можно сделать из подобных фактов, и его размышления принесли плоды уже в течение ближайших нескольких лет. Тогда же он создал теорию о «цели» комет. В первом издании Principia Mathematica он высказал идею о том, что светящийся «хвост» комет содержит жизненно необходимые вещества для «пополнения» жизни на Земле. Более того, во втором издании своего трактата он предположил, что сами кометы, как мы теперь бы выразились, дозаправляют топливом Солнце и звезды. Вероятно, это можно воспринимать как проявление оккультных сторон Ньютоновой научной мысли. Его записные книжки свидетельствуют, что в то время он по-прежнему усердно занимался алхимическими опытами.
Между тем он лишился присутствия своего соратника и помощника Джона Уикинса, делившего с ним жилище еще со студенческих дней. Двадцать лет они оставались близкими товарищами, но в 1683 году Уикинс вышел из состава членов Тринити, чтобы принять священнический «бенефиций» (приход) в сельской местности. После его отъезда они лишь однажды обменялись краткими письмами, не выражавшими особой теплоты и дружелюбия. Вполне возможно, они просто стали несовместимы друг с другом или же между ними возникли какие-то разногласия. Судя по всему, Ньютон посылал Уикинсу бесчисленные экземпляры Библии для раздачи окрестным беднякам, так что, по крайней мере, религиозное чувство их по-прежнему объединяло.
Место Уикинса занял многообещающий молодой ученый из грантемской школы, которую Ньютон сам некогда посещал. Молодого человека звали Хамфри Ньютон, и можно предположить, что они были родственниками, однако доказательств этого так и не удалось найти, да и сам юный Ньютон никогда не выражал притязаний на родство. Фамилия Ньютон не так уж редко встречалась в Линкольншире, так что это, скорее всего, просто совпадение. Хамфри проработал ассистентом и секретарем Ньютона пять лет и в этом качестве имел огромные возможности для наблюдения за своим работодателем. Позже в мемуарах он описывал его как человека «весьма мягкого, сдержанного и скромного, никогда не выказывавшего гнева, глубокомысленного, с лицом кротким, приятным и радушным». На других Ньютон производил совсем иное впечатление: Хамфри наверняка старался, не без удовольствия, представить идеализированный портрет. Он добавлял, что его хозяин ел и пил весьма умеренно, отличался чрезвычайной рассеянностью, а во время ученых занятий не ложился в постель до двух, а то и до трех часов ночи. Похоже, он спал не раздеваясь и, если его не остановить, мог выйти на улицу непричесанным и со спущенными чулками. В лаборатории постоянно горел огонь, хотя Хамфри Ньютон признаёт, что «не мог понять, для каких целей», – проявление благоразумной сдержанности со стороны помощника. Он пишет и о том, что за пять лет Ньютон при нем засмеялся лишь однажды – когда кто-то спросил его, какая польза от изучения Евклида. Впрочем, смысл этого смеха понятен.
В ту пору, когда Ньютон приближался к сорока годам, волосы у него уже поседели. Он винил в этом продолжительный контакт с ртутью во время своих экспериментов, хотя другие могли бы приписать это крайней усталости от постоянных трудов.
Самым важным заданием Хамфри стало переписывание одной великой научной работы Ньютона. Позже он вспоминал: «Я скопировал этот значительнейший труд перед тем, как его отдали в печать». Несомненно, он имел в виду Principia Mathematica, «значительнейшую» работу, замысел которой зародился у Ньютона через год после того, как Хамфри получил место его секретаря. Летом 1684 года астроном и натурфилософ Эдмонд Галлей отправился в Кембридж, чтобы расспросить Ньютона по поводу одной задачи. Она оказалась проблемой колоссальной важности. Ее решение совершенно переменило жизнь Ньютона.
Глава восьмая
Эврика!
Вначале 1687 года на одном из собраний Королевского научного общества Галлей вступил в спор с Кристофером Реном и Робертом Гуком по поводу динамики планет. Вопрос, который поставил Галлей, считался в то время очень важным, и звучал он так: может ли сила, заставляющая планеты вращаться вокруг Солнца, убывать обратно пропорционально квадрату расстояния между планетой и светилом? Услышав этот вопрос, Рен и Гук расхохотались. Закон «обратных квадратов» им был уже давно знаком. Гук утверждал, что именно он лежит в основе движения небесных тел, а Рен признался, что какое-то время сам хотел доказать его, но не смог. Затем Гук пообещал в течение двух месяцев представить собственное доказательство, но и ему это не удалось.
Потому-то Галлей и решил обратиться к профессору математики из Тринити-колледжа. Если кто-то и может убедительно продемонстрировать действие закона, так это Исаак Ньютон. Галлей подумывал написать ему, однако, зная о затворническом существовании, которое ведет Ньютон, просто сел в карету, направлявшуюся в Кембридж, и храбро проник в логово математика. Скоро разговор стал достаточно дружелюбным, и Галлей решился задать свой вопрос. Он поинтересовался у Ньютона, как выглядит кривая, которую описывают планеты, движущиеся вокруг Солнца, «если предполагать, что сила притяжения, влекущая планету к Солнцу, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними». Ньютон мгновенно ответил, что эта траектория – эллипс. Галлей, «пораженный восторгом и изумлением», по словам мемуариста, записавшего его воспоминания, полюбопытствовал, откуда Ньютон это знает. «Проще простого, – отвечал Ньютон, – я сам это вычислил». Впервые в истории человечества кто-то сумел совершить этот подвиг! Галлей спросил, нельзя ли взглянуть на расчеты, и Ньютон стал рыться в бумагах. Он сказал Галлею, что не может сейчас найти нужные заметки, но обещал сделать расчеты заново и прислать ему.
Ньютона тогда удержала врожденная осторожность. Он заново сделает расчеты, чтобы в них не вкралась ошибка, а потом уже предоставит их Галлею и всему миру. Он и в самом деле выявил некоторые неточности в своей первоначальной работе. Вдохновленный энтузиазмом Галлея, он трудился над этим проектом со своим обычным неустанным рвением и сосредоточенностью. К ноябрю он завершил короткий девятистраничный трактат, озаглавленный De Motu Corporum in Gyrum – «О движении тел по орбите». Как только Галлей увидел этот манускрипт, он тут же осознал всю его ценность. Впервые кто-то «расшифровал» орбиты планет – и, что еще важнее, доказал характер их траектории математически. Не теряя времени, Галлей вернулся в Кембридж, где начал обсуждать с Ньютоном, каким образом лучше сообщить эти сведения миру.
Но, как позже выразился Галлей, он стал Улиссом, породившим Ахиллеса. Ньютон не остановился на De Motu, а пошел дальше – чтобы вывести более общую теорию. Он написал Флемстиду, прося прислать больше данных о движении звезд. Кроме того, он занимался мелкими флуктуациями орбиты Сатурна, а также составлением точных таблиц приливов. В сферу его рассмотрения попадала вся известная тогдашнему человеку Вселенная. «Теперь, когда я занимаюсь этим предметом, – сообщал он Флемстиду, – я предпочту выявить всю его подоплеку, прежде чем публиковать мои труды». Еще более двух лет он проживет почти в полном уединении, чтобы завершить свои расчеты. Если не считать двух кратких поездок в Линкольншир, весной и в начале лета 1685-го, он провел безвылазно в своем колледже два с половиной года.
Хамфри Ньютон вспоминал об этом периоде: «Порою, совершив один или два поворота [при прогулке по саду], он внезапно замирал, а затем стремглав бежал вверх по лестнице, точно новый Архимед с криком «эврика!», бросался к своему столу и записывал нечто стоя, даже не тратя времени на то, чтобы взять кресло и сесть в него…Он забывал поесть, а если ему напоминали, что он оставил пищу нетронутой, он восклицал: «Уже, уже!», и потом, по-прежнему стоя, что-то съедал. Он никогда не трудился сесть ради трапезы». Перед нами портрет человека, охваченного вдохновением или страстью, которые не отпускают его ни на минуту и не позволяют отдохнуть. Он понимал, что находится на пороге величайшего научного открытия современности.
Трактат De Motu был отослан Галлею в ноябре, а за следующие восемнадцать месяцев Ньютон написал 550-страничный труд, которому суждено было принести ученому всемирную славу. Как сообщал сам Ньютон в краткой памятной записи, «Книга о Началах написана за 17 или 18 месяцев, из коих около двух заняли поездки, и манускрипт отослан К. обществу весною 1686 года». «Книга о Началах» – это, разумеется, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, или «Математические начала натуральной философии».
Ньютон уже рассчитал, что движение планет вокруг Солнца и движение Луны вокруг Земли подчиняется «закону обратных квадратов». Но ему хотелось шагнуть еще дальше и создать общую теорию небесной динамики. В более раннем трактате De Motu, на основе которого были написаны Principia Mathematica, нет и следа теории всемирного тяготения; нет там и какого-либо описания того, что позже назовут тремя ньютоновскими законами движения. Прежде он занимался лишь законом обратных квадратов в приложении к планетам и кометам. Но просьба к Флемстиду выслать точные данные о характере приливов в устье Темзы дает основания предположить, что Ньютон стал расширять свои гравитационные теории гораздо дальше.
Эти три закона движения лежат в основе его теории; уместно даже сказать, что они являются основой существования самой Вселенной. Согласно первому закону, «всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения», пока на него не воздействует внешняя сила. Второй закон утверждает, что изменение движения или его направления пропорционально приложенной внешней силе «и происходит по направлению» той прямой линии, «по которой приложена сила». Эти два закона сами по себе еще не являются грандиозным открытием, но затем Ньютон добавил к ним третий, заявляющий, что «всякому действию всегда есть равное противодействие». Затем он усовершенствовал формулировку: «Взаимодействия двух тел всегда равны и направлены в противоположные стороны». Для первых читателей эта идея стала своего рода интеллектуальной загадкой, поскольку ее нелегко было наглядно продемонстрировать. Поэтому ученый привел простую аналогию, почерпнув ее из тех дней, которые он провел на ферме в Линкольншире: если лошадь тянет на веревке большой камень, то камень тянет лошадь назад так же сильно, как и лошадь тянет его вперед. Видимое движение будет совершаться в сторону большей массы.