А было ли яблоко? Вся правда о законе Ньютона

Легенду об упавшем яблоке, которое помогло великому английскому ученому Исааку Ньютону открыть закон всемирного тяготения, мы знаем с детства. Но было ли так на самом деле?

Бегство от чумы
Мы не знаем точно даты открытия закона всемирного тяготения. Но знаем, что произошло это около 1666 года в родовом доме Ньютона, расположенном в графстве Линкольншир. Определение «родовой дом» значит то, что значит: дом родителей, дом, в котором человек родился, не более того. А то многим почему-то кажется, что великий Исаак Ньютон был потомственным дворянином, раз его семья владела обширным поместьем и каменным, фактически трехэтажным домом (третий этаж мансардный). Это не так. Точнее, не совсем так. Ньютон хоть и был уверен в своем дворянском происхождении, но был родом из крестьян, фермеров. Правда, не бедных: его семья имела неплохой надел земли в несколько акров, которая досталась матери Ньютона по наследству. Но мы отвлеклись.

Незадолго до этого знаменательного события 22-летний Исаак Ньютон (он родился 25 декабря 1642 года) являлся студентом старших курсов в Кембридже, обучаясь в Тринити-колледже (колледж Святой Троицы) и уже проводя самостоятельные исследования. И тут, в самом конце 1664 — начале 1665 года, на лондонских домах начали появляться красные кресты — зловещие метки чумной эпидемии, которую позже окрестят Великой эпидемией чумы 1665–1666 годов, в течение которой вымерла пятая часть населения Лондона и более 100 тысяч человек по всей старой доброй Англии. Так что в августе 1665-го Тринити-колледж в связи с эпидемией закрылся, а студенты и преподаватели разбрелись кто куда в надежде пережить эпидемию и вернуться обратно. Молодой Исаак Ньютон отправился домой — в усадьбу Вулстроп, расположенную, как уже было сказано, в графстве Линкольншир.

Легенды и мифы
Итак, молодой Исаак Ньютон летом 1666 года сидел под яблоней во дворе своего дома и предавался размышлениям, когда упавшее на землю яблоко изменило ход его мыслей и заставило его задуматься о природе данного явления. То есть о том, почему вообще предметы падают на землю, а не наоборот? Некоторые даже утверждают, что яблоко упало непосредственно на голову ученому, толкнув его мысли в правильном направлении. Правда или нет?

Друг и биограф Ньютона Уильям Стокли писал о том, как в 1726-м они с Ньютоном пили чай под этой же яблоней и постаревший ученый вспоминал, как 60 лет назад с дерева упало яблоко, что и заставило его задуматься:

Почему траектория падения именно такая — направлена в центр Земли. Не потому ли, что существует некая сила, которая притягивает яблоко? Назовем ее силой притяжения…

Это была первая версия. Теперь вторая. Она гласит, что яблоко на самом деле не падало, а Ньютон придумал эту историю, чтобы заинтересовать свою племянницу Катерину Кондуит, «на пальцах» объяснить ей закон всемирного тяготения и то, как он пришел к его открытию. Как известно, великий ученый был закоренелым девственником, сторонился женщин, и племянница была единственным человеческим существом женского пола, которому он благоволил и к которому относился с теплотой. Знаменитый философ Вольтер писал об этом так:

В юности я думал, что Ньютон обязан своими успехами собственным заслугам… Ничего подобного: флюксии (производные) и всемирное тяготение были бы бесполезны без этой прелестной племянницы.

Вокруг великих людей всегда складываются легенды и мифы. Ньютон не стал исключением. Кроме знаменитого яблока, существует, например, миф о том, как собака ученого опрокинула лампу, в результате чего сгорела его последняя рукопись. Или история про двух кошек, для свободного входа-выхода которых Ньютон проделал в дверях своего дома отверстия. Правда же состоит в том, что домашних животных у Ньютона не было никогда. Не стоит также верить мифу-анекдоту о том, что великий ученый, который дважды избирался в парламент страны, только однажды попросил там слова. А когда слово ему предоставили, он всего лишь попросил закрыть окно, чтобы не сквозило.

Чему же можно доверять? Да закону всемирного тяготения, конечно же! Точнее, не доверять, а знать его. Напомним, как он звучит:

Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

К слову, если вы побываете в поместье Ньютона в Линкольншире, вам обязательно покажут знаменитую яблоню. Конечно же, это не то самое дерево (яблони столько не живут), но его прямой потомок. Такой же, как и множество других потомков яблони Ньютона, которые ныне произрастают на всех континентах Земли, кроме Антарктиды.

Предшественники
Разумеется, в своем открытии Ньютон опирался на предшественников. О том, что во Вселенной существует сила, заставляющая небесные тела двигаться по определенным орбитам, а предметы, потерявшие опору, падать на землю, догадывались Эпикур и Декарт, Кеплер и Гюйгенс, Гассенди и Леонардо да Винчи. Последний и вовсе подошел к открытию закона всемирного тяготения максимально близко, о чем свидетельствуют записи и рисунки гениального итальянца, обнаруженные в так называемом «Кодексе Арундела» (собрание из почти 300 заметок, сделанных Леонардо в период с 1480 по 1518 год). Близки к открытию были и Иоганн Кеплер, и современники Ньютона — Роберт Гук и французский астроном и математик Исмаэль Буйо.

Однако, как говаривали мы в детстве, «почти не считается». Никто до Ньютона не нашел ясную математическую связь между законом тяготения и законами движения планет Кеплера. Никто до него не понял, что законы тяготения (гравитации) универсальны в любой точке Вселенной, а сила, которая заставляет падать яблоко на Земле и саму Землю вращаться вокруг Солнца, — одна и та же. Кроме этого, Ньютон не просто вывел известную формулу, он разработал и предложил математическую модель, с помощью которой, а также открытого им же дифференциального закона механического движения (второй закон Ньютона), стало возможным описать движение любого небесного тела в Солнечной системе и многое, многое другое.

Астрономическая точность
Причем описать движение любого небесного тела с помощью закона всемирного тяготения можно с невероятной точностью, которая не зря получила название «астрономическая». Судите сами. Специальные дальнометрические лазерные наблюдения за орбитой Луны, проведенные уже в наше время, подтверждают закон всемирного тяготения Ньютона с точностью 3×10⁻11.

Кроме того, стало возможным вычислять массу небесных тел, их положение в пространстве в любое время будущего. Для этого даже необязательно наблюдать тело в телескоп!

Одним из ярких примеров триумфа закона всемирного тяготения является открытие планеты Нептун. В 1781 году английский астроном Уильям Гершель открыл планету Уран. После чего вычислили ее орбиту и составили таблицу, в которой указывалось точное положение планеты на много лет вперед. Однако в 1840-м выяснилось, что действительность расходится с таблицей. Предположили, что есть еще одна планета, за Ураном, которая и влияет на его движение. Вычислили точку нахождения, и — вуаля! — 28 сентября 1846 года немецкий астроном Галле направил в эту точку телескоп и увидел Нептун собственными глазами.

О расчетах движения космических аппаратов и говорить не приходится — без закона всемирного тяготения мы не смогли бы исследовать космос. Конечно, закон всемирного тяготения несовершенен и не может объяснить все, что происходит во Вселенной. Но и представления о Вселенной у человечества сильно изменились со времен Ньютона, а теория относительности Эйнштейна стала прямым продолжением и развитием закона всемирного тяготения. Но это уже другая история.

Казимир Станкевич