Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях icon

Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях



НазваниеИзбранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях
Дата конвертации10.09.2012
Размер215.39 Kb.
ТипДокументы

[вернуться к содержанию сайта]


Избранные фрагменты из книги И. Ньютона

"ОПТИКА ИЛИ ТРАКТАТ ОБ ОТРАЖЕНИЯХ, ПРЕЛОМЛЕНИЯХ,

ИЗГИБАНИЯХ И ЦВЕТАХ СВЕТА"

(пер. с англ. и примечания С.И. Вавилова, 2-е изд., М.: Техтеоргиз., 1954).


с. 274–285

Вопрос 27. Не ошибочны ли все гипотезы, изобретённые до сих пор для объяснения явлений света посредством новых модификаций лучей? Ибо эти явления зависят не от новых модификаций, как предполагалось, но от изначальных и неизменных свойств лучей 163.

Вопрос 28. Не ошибочны ли все гипотезы, в которых свет приписывается давлению или движению, распространяющемуся через некоторую жидкую среду? Ибо во всех этих гипотезах явления света объяснялись до сих пор предположением, что они возникают вследствие новых модификаций лучей, что является ошибочным предположением.

Если бы свет состоял только в давлении, распространяющемся без действительного движения, он не был бы способен двигать и нагревать тела, его преломляющие и отражающие. Если бы он состоял в движении, мгновенно распространяющемся на все расстояния, то требовалась бы каждый момент бесконечная сила в каждой светящейся частице, чтобы производить движение. Если бы свет состоял в давлении или движении, распространяющихся мгновенно или во времени, он должен бы загибаться внутрь тени. Ибо давление или движение не могут распространяться в жидкости по прямым линиям около препятствия, задерживающего часть движения, – они будут загибаться и распространяться повсюду внутри покоящейся среды, лежащей за препятствием. Тяжесть направлена вниз, но давление воды, возникающее от тяжести, направлено всюду с равной силой и распространяется столь же легко и с такой же силой в стороны, как и вниз, через извилистые проходы так же, как через прямые. Волны на поверхности стоячей воды, проходя по сторонам широкого препятствия, задерживающего часть волн, после этого загибаются и постоянно расширяются в покоящуюся воду за препятствием. Волны, пульсации или колебания воздуха, из которых состоит звук, ясно загибаются, однако не так сильно, как водяные волны. Ибо колокол или пушку можно слышать за холмом, загораживающим вид звучащего тела, и звук распространяется так же легко по извилистым трубкам, как по прямым. Относительно света неизвестно ни одного случая, чтобы он распространялся по извилистым проходам или загибался внутрь тени 164. Ибо при прохождении одной из планет между Землей и неподвижными звёздами последние перестают быть видимыми. То же происходит с частями Солнца при прохождении Луны, Меркурия или Венеры. Лучи, проходящие очень близко от краёв какого-нибудь тела, немного загибаются действием тела, как мы видели выше; но это загибание направлено не внутрь, но от тени и происходит только при прохождении луча около тела и на очень малом расстоянии от него.
Как только луч проходит мимо тела, он идёт дальше по прямой.

Объяснять необыкновенное преломление исландского кристалла распространяющимся давлением или движением до сих пор не пытались (насколько мне известно), за исключением Гюйгенса, предположившего для этой цели две различные колеблющиеся среды внутри такого кристалла. Но когда он попробовал изучить преломления в двух последовательных кусках этого кристалла и нашёл, что они происходят так, как указано выше, он признался сам, что не может их объяснить. Ибо давления или движения, распространяющиеся от светящегося тела сквозь однородную среду, должны быть одинаковы со всех сторон; между тем из этих опытов ясно, что лучи света имеют различные свойства по их различным сторонам. Он предположил, что пульсации эфира при прохождении через первый кристалл могут получать некоторые новые модификации, которые определяют, будут ли пульсации распространяться в той или другой среде внутри второго кристалла, соответственно положению этого кристалла. Какого рода эти видоизменения, – он, однако, не мог сказать и не мог придумать чего-либо удовлетворительного в этом отношении165. Если бы он знал, что необыкновенное преломление зависит не от новых видоизменений, но от изначальных и неизменяемых расположений лучей, он нашёл бы, что всё же трудно объяснить, каким образом эти расположения, сообщаемые лучам первым кристаллом, по его предположению, могут существовать в лучах до их падения на этот кристалл, и вообще каким образом все лучи, испускаемые светящимися телами, могут иметь в себе такие расположения с самого начала. Мне, по крайней мере, это кажется необъяснимым, если свет не что иное как давление или движение, распространяющееся через эфир.

Так же трудно объяснить при помощи этой гипотезы, каким образом лучи могут находиться попеременно в приступах лёгкого отражения или лёгкого прохождения; разве только можно предположить, что во всём пространстве существуют две эфирные колеблющиеся среды, причём колебания одной из них составляют свет, колебания же другой быстрее, и всякий раз, как последние обгоняют колебания первой среды, они приводят их в указанные приступы. Однако непонятно, каким образом два эфира могут быть рассеяны по всему пространству, причём один из них действует на другой, а следовательно, испытывает и противодействие, не замедляя, не возмущая, не рассеивая и не спутывая движений друг друга. Против заполнения неба жидкими средами, если они только не чрезвычайно разрежены, возникает большое сомнение в связи с правильными и весьма длительными движениями планет и комет по всякого рода путям в небесном пространстве. Ибо отсюда ясно, что небесное пространство лишено всякого заметного сопротивления, а следовательно, и всякой ощутимой материи.

Ибо сила сопротивления жидкой среды возникает частью от трения частей среды и частью от ^ Vis inertiae материи. Та часть сопротивления сферического тела, которая возникает от трения частей среды, весьма точно пропорциональна диаметру или по большей части произведению диаметра на скорость сферического тела. Та же часть сопротивления, которая возникает от Vis inertiae материи, пропорциональна квадрату того же произведения. По этой разнице можно различить два сорта сопротивления один от другого в любой среде; если разделить сопротивления таким образом, то можно найти, что почти всё сопротивление тел большой величины, движущихся в воздухе, воде, ртути и тому подобных жидкостях с большой скоростью, происходит от Vis inertiae частей жидкости 166.

Та часть силы сопротивления некоторой среды, которая возникает от вязкости или трения частей среды, может быть уменьшена, если материю разделить на более мелкие части и сделать эти части более гладкими и скользкими. Но та часть сопротивления, которая происходит от Vis inertiae, пропорциональна плотности материи и не может быть Уменьшена разделением материи на более мелкие части или какими-нибудь иными способами, кроме уменьшения плотности среды. По этим причинам плотность жидкой среды весьма близко пропорциональна её сопротивлению. Жидкости, немного отличающиеся по плотности, как вода, винный спирт, терпентиновый спирт, горячее масло, немного отличаются и по сопротивлению. Вода в тринадцать или четырнадцать раз легче ртути и, следовательно, в тринадцать или четырнадцать раз разреженнее; сопротивление её в той же пропорции меньше, чем у ртути, или около этого, как я нашел из опытов с маятниками 167. Открытый воздух, которым мы дышим, в восемьсот или девятьсот раз легче воды и, следовательно, в восемьсот или девятьсот раз разреженнее; соответственно его сопротивление меньше, чем у воды, в той же пропорции или около этого, как я также нашёл из опытов с маятниками. В разреженном воздухе сопротивление ещё меньше и, наконец, при дальнейшем разрежении становится незаметным. Ибо маленькие перья, падая на открытом воздухе, встречают большое сопротивление, но в высоком стеклянном сосуде, хорошо освобождённом от воздуха, они падают так же быстро, как свинец или золото, как я несколько раз видел на опыте. Поэтому сопротивление, по-видимому, продолжает уменьшаться пропорционально плотности жидкости. Ибо ни в одном опыте я не нашёл, чтобы тела, движущиеся в ртути, воде или в воздухе, встречались с каким-либо иным заметным сопротивлением, кроме того, которое возникает от плотности и вязкости этих ощутимых жидкостей, что, однако, должно бы произойти, если бы поры этих жидкостей и все другие пространства были наполнены плотной и тонкой жидкостью. Если, теперь, сопротивление в сосуде, хорошо освобождённом от воздуха, было хотя бы в сто раз меньше, чем в открытом воздухе, оно должно быть приблизительно в миллион раз меньше, чем в ртути. Но, по-видимому, сопротивление в таком сосуде значительно меньше и ещё меньше в небесном пространстве на высоте трёхсот или четырёхсот миль от земли или выше. Ибо мр. Бойль 168 показал, что воздух можно разредить больше чем в десять тысяч раз в стеклянном сосуде; небесное же пространство значительно разреженнее всякого Vacuum'а, который мы можем получить. Ибо воздух сжимается весом лежащей над ним атмосферы, и плотность воздуха пропорциональна сжимающей силе; поэтому из расчёта следует, что на высоте около семи английских миль от земли воздух в четыре раза реже, чем на поверхности земли, на высоте 14 миль он в шестнадцать раз реже, чем на поверхности; на высоте 21, 28 или 35 миль он соответственно в 64, 256 или 1024 раза реже или около этого; на высоте в 70, 140, 210 миль он приблизительно в 1000000, 1000000000000, 1000000000000000000 раз реже и так далее.

Тепло весьма сильно увеличивает текучесть, уменьшая вязкость тел. Оно делает жидкими многие тела, которые не жидки на холоде, и увеличивает текучесть таких вязких жидкостей, как масло, бальзам или мёд, уменьшая при этом их сопротивление. Но тепло незначительно уменьшает сопротивление воды; иное дело должно бы происходить, если бы значительная часть сопротивления воды возникала от трения или вязкости её частей. Поэтому сопротивление воды возникает главным образом и почти полностью от Vis inertiae её материи; следовательно, если бы небеса были столь же плотны, как вода, они не имели бы значительно меньшего сопротивления, чем вода; если бы они были плотны, как ртуть, они не имели бы сопротивления значительно меньшего, чем у ртути; если бы они были абсолютно плотны или наполнены материей без всякого Vacuum'a, они имели бы сопротивление больше, чем у ртути, хотя бы материя была тоньше и текучее всякой другой. Твёрдый шар в такой среде будет терять больше половины своего движения, продвигаясь на три длины своего диаметра; нетвёрдый же шар (каковы планеты) будет задерживаться быстрее.

Поэтому для того, чтобы дать дорогу правильным, длительным движениям планет и комет, необходимо, чтобы небесное пространство было совершенно лишено материи, за исключением, может быть, некоторых очень тонких паров, испарений или истечений, возникающих из атмосфер Земли, планет и комет и от такой необычайно разреженной эфирной среды, которую мы описали выше. Плотная жидкость бесполезна для объяснения явлений природы, – движения планет и комет лучше объясняются без неё. Она служила бы только для возмущения и замедления движений этих больших тел и ослабления мироздания. В порах тел она служила бы только для остановки колебательных движений частей тел, в которых состоит их тепло и активность. И поскольку она бесполезна и мешает действиям природы, делая их слабыми, постольку нет доказательств её существования, и поэтому она должна быть отброшена. Если же её отбросить, то и гипотезы о том, что свет состоит в давлении или движении, распространяющемся через такую среду, отпадают вместе с нею.

За то, чтобы отбросить такую среду, мы имеем авторитет тех древнейших и наиболее знаменитых философов ^ Греции и Финикии, которые приняли Vacuum, и атомы, и тяготение атомов как первые принципы своей философии, приписывая, молчаливо, тяжесть некоторой иной причине, а не плотной материи. Позднейшие философы изгнали воззрение о такой причине из натуральной философии, измышляя гипотезы для механического объяснения всех вещей и относя другие причины в метафизику. Между тем главная обязанность натуральной философии – делать заключения из явлений, не измышляя гипотез, и выводить причины из действий до тех пор, пока мы не придём к самой первой причине, конечно не механической, и не только раскрывать механизм мира, но главным образом разрешать следующие и подобные вопросы. Что находится в местах почти лишённых материи и почему Солнце и планеты тяготеют друг к другу, хотя между ними нет плотной материи? Почему природа не делает ничего понапрасну, и откуда проистекают весь порядок и красота, которые мы видим в мире? Для какой цели существуют кометы, и почему все планеты движутся в одном и том же направлении по концентрическим орбитам, в то время как кометы движутся по всевозможным направлениям по очень эксцентрическим орбитам, и что мешает падению неподвижных звёзд одной на другою? Каким образом тела животных устроены с таким искусством, и для какой цели сложат их различные части? Был ли построен глаз без понимания оптики, а ухо без знания акустики? Каким образом движения тел следуют воле, и откуда инстинкт у животных? Не там ли чувствилище животных, где находится чувствительная субстанция, к которой через нервы и мозг подводятся ощутимые образы предметов так, что они могут быть замечены вследствие непосредственной близости к этой субстанции? И если эти вещи столь правильно устроены, не становится ли ясным из явлений, что есть бестелесное существо, живое, разумное, всемогущее, которое в бесконечном пространстве, как бы в своём чувствилище, видит все вещи вблизи, прозревает их насквозь и понимает их вполне благодаря их непосредственной близости к нему. Только образы этих вещей приносятся через органы чувств в наши малые чувствилища и замечаются и удерживаются в них тем, что в нас видит и мыслит. И хотя всякий верный шаг на пути этой философии не приводит нас непосредственно к познаванию первой причины, однако он приближает нас к ней и поэтому должен высоко цениться 169.

Вопрос 29. Не являются ли лучи света очень малыми телами, испускаемыми светящимися веществами? Ибо такие тела будут проходить через однородные среды без загибания в тень, соответственно природе лучей света. Они могут иметь также различные свойства и способны сохранять эти свойства неизменными при прохождении через различные среды, в чём заключается другое условие лучей света. Прозрачные вещества действуют на лучи света на расстоянии, преломляя, отражая и изгибая их, и взаимно лучи двигают части этих веществ на расстоянии, нагревая их; это действие и противодействие на расстоянии очень похожи на притягательную силу между телами. Если преломление происходит благодаря притяжению лучей, синусы падения должны находиться к синусам преломления в данном отношении, как мы показали в наших Началах Философии 170. Это правило оправдывается опытом. Лучи света, переходя из стекла в Vacuum, загибаются к стеклу, и если они падают слишком отлого в Vacuum, они загибаются обратно в стекло 171 и полностью отражаются; это отражение не может быть приписано сопротивлению абсолютного Vaсuum'a, но должно вызываться силою стекла, притягивающей лучи при их выходе в Vacuum и возвращающей их назад. Ибо если вторую поверхность стекла смочить водой, или прозрачным маслом, или жидким и прозрачным мёдом, то лучи, которые в ином случае отразились бы, переходят в воду, масло или мёд и поэтому не отражаются, доходя до новой поверхности стекла, но начинают из него выходить. Если они входят в воду, масло или мёд, они проходят, потому что притяжение стекла уравновешивается и становится бездейственным благодаря противоположному притяжению жидкости. Но если лучи выходят в Vacuum, который не производит притяжения, уравновешивающего притяжение стекла, то стекло загибает лучи и преломляет их или возвращает обратно и отражает. Это станет ещё более очевидным, если сложить вместе две стеклянные призмы или два объективных стекла очень длинных телескопов, одно плоское, другое немного выпуклое, и сжать их так, чтобы они не совсем касались, но и не слишком отходили одно от другого. Свет, падающий на вторую поверхность первого стекла, там, где интервал между стеклами не больше стотысячной части дюйма, пройдёт через эту поверхность и через воздух, или Vacuum между стёклами, и войдёт во второе стекло, как было объяснено в первом, четвёртом и восьмом наблюдениях первой части второй книги. Но если второе стекло убрать, свет, выходящий из второй поверхности первого стекла в воздух или Vacuum, не пойдёт вперёд, но вернётся обратно в первое стекло и отразится; поэтому он увлекается назад силою первого стекла, ибо нет ничего другого, что могло бы вернуть его назад. Для получения всего разнообразия цветов и степеней преломляемости требуется только, чтобы лучи света были телами различных размеров, наименьшие из которых могли бы производить фиолетовый цвет, самый слабый и тёмный и легче всего отклоняемый преломляющими поверхностями от прямого пути; остальные лучи, по мере того как они становятся толще и толще, могут давать более сильные и светлые цвета – синий, зелёный, жёлтый и красный – и отклоняются всё с большей трудностью. Для приведения лучей света в приступы лёгкого отражения и лёгкого прохождения требуется только, чтобы лучи были малыми телами, возбуждающими, благодаря их притягивательным или каким-либо другим силам, колебания в той среде, на которую они действуют; эти колебания быстрее, чем лучи, и последовательно обгоняют их, двигая их так, что попеременно скорости лучей увеличиваются и уменьшаются и получаются приступы 172. И, наконец, необыкновенное преломление исландского кристалла весьма похоже на то, как будто бы оно производилось притягивающей силой особого рода, расположенной по некоторым сторонам как лучей, так и частиц кристалла. Ибо если бы не существовало расположения или способности особого рода по некоторым сторонам частиц кристалла, отсутствующей по другим сторонам, которая склоняла и загибала бы лучи к краю необыкновенного преломления, то лучи, падающие перпендикулярное на кристалл, не преломлялись бы к этому краю больше чем к другим краям как при падении, так и при выходе; лучи выходят перпендикулярно вследствие противоположного положения края необыкновенного преломления на второй поверхности, причем кристалл действует на них после того, как они прошли через него и выходят в воздух, или, если угодно, в Vacuum. Поскольку кристалл при таком расположении или способности не действует на лучи, если одна из сторон лучей не направлена к краю необыкновенного преломления, постольку можно заключить о способности, или расположении, этих сторон лучей, отвечающей, или симпатизирующей, способности, или расположению, кристалла, как полюсы двух магнитов отвечают друг другу. И так же, как магнетизм может быть увеличен и ослаблен и находится только в магнитах и в железе, так и способность преломления перпендикулярных лучей больше в исландском кристалле, меньше в горном хрустале и совсем не находится в других телах. Я не говорю, что эта сила магнитная, она, по-видимому, другого рода. Я говорю только, что как бы то ни было, трудно понять, каким образом лучи света, если они не являются телами, могут обладать по двум сторонам постоянной способностью, отсутствующей по другим сторонам, причём независимо от их положения в пространстве, или среде, через которую они проходят 173.

То, что я разумею в этом вопросе, говоря про Vacuum и притяжения лучей света к стеклу или кристаллу, может быть понято на основании сказанного в 18-м, 19-м и 20-м вопросах 174.

Вопрос 30. Не обращаются ли большие тела и свет друг в друга и не могут ли тела получать значительную часть своей активности от частиц света, входящих в их состав? Ибо все твёрдые тела при нагревании испускают свет до тех пор, пока они продолжают быть достаточно горячими; свет же, взаимно, задерживается в телах, когда его лучи ударяются о части тел, как мы показали выше. Я не знаю тела менее способного к свечению, чем вода; однако при частой повторной дистилляции она изменяется в твёрдую землю, как показал мр. Бойль; эта земля, способная выдерживать достаточный жар, светится при нагревании подобно другим телам.

Превращение тел в свет и света в тела соответствует ходу природы, которая как бы услаждается 175 превращениями. Вода, являющаяся весьма жидкой, безвкусной солью, превращается теплом в пар, сорт воздуха, а при холоде – в лёд, являющийся твёрдым, прозрачным, хрупким, плавящимся камнем; этот камень снова превращается теплом в воду, а пар переходит в воду при охлаждении. Земля при нагревании становится огнём и при охлаждении снова делается землёй. Плотные тела при брожении разрежаются в различные сорта воздуха, и этот воздух при помощи брожения, а иногда и без него, снова превращается в плотные тела. Ртуть является иногда в форме жидкого металла, иногда в форме твёрдого хрупкого металла, иногда в форме едкой прозрачной соли, называемой сулемой, иногда в форме безвкусной прозрачной летучей белой земли, называемой Mercurius dulсis 176, или же в форме красной, тёмной земли, называемой киноварью, или же в форме красного или белого осадка или жидкой соли; при дистилляции она превращается в пар и при движении in vacuo светится подобно огню. После всех таких превращений она снова возвращается в свою первую форму ртути. Яйца растут, начиная от незаметных величин, и превращаются в животных, головастики – в лягушек и черви – в мух. Все птицы, животные и рыбы, насекомые, деревья и другие растения вырастают на воде в водяных настойках и солях и при гниении снова превращаются в водные субстанции. Вода при стоянии несколько дней на открытом воздухе выделяет настойку, которая (подобно солоду) при дальнейшем стоянии выделяет осадок и спирт, но до начала гниения является пригодным питанием для животных и растений. И среди столь разнообразных и странных превращений почему же природа не может изменять тел в свет и света в тела 177?


с. 311–312

^ ПОСЛЕСЛОВИЕ ПЕРЕВОДЧИКА

В XVIII веке Оптика Ньютона получила широкое распространение. Ещё при жизни автора вышло 3 английских издания, 3 латинских и 1 французское. Много раз Оптика (в латинском переводе) переиздавалась в течение XVIII века. Оптические трактаты того времени являлись по существу обширными комментариями к книге Ньютона с длинными цитатами из Оптики (Пристли, Смит, Био). В отличие от «Начал» эта книга Ньютона по изложению была понятна многим современникам и потомкам, а по содержанию являлась совершеннейшим образцом точного физического опыта, произведённого с минимальными средствами (несколько призм и линз). Но, pro captu lectoris habent sua fata libelli, победное шествие волновой теории Юнга–Френеля заставило забыть и сдать в историю трактат Ньютона. «Мы застаём это восьмое чудо света, – писал Гёте в 1808 г. (хотя и по другим соображениям), – покинутой руиной, грозящей обрушиться, и начинаем без промедления сносить крышу и верхушки, чтобы солнце хоть раз наконец заглянуло в старое гнездо крыс и сов...» В XIX веке Оптику помнили и знали только историки, и отдельные места этой книги кажутся совершенной новостью. В наше время [202а] волновая теория сама попадает в теснины фактов. Делаются попытки воскресить корпускулярную теорию или найти путь компромисса между корпускулярным и волновым воззрением, возникает потребность по-новому истолковать интерференцию, дифракцию и поляризацию. Оптика Ньютона приобретает в связи с этим неожиданную новизну и свежесть. Возможно, что этот особый интерес нашего времени к гипотезам Ньютона окажется недолговечным, однако несокрушимая экспериментальная основа Оптики имеет непреходящую ценность,

Из книг Ньютона на русский язык переведены: «Математические Начала Натуральной Философии», Петроград, 1915 (перевод акад. А. Н. Крылова) и «Замечания на книгу пророка Даниила и апокалипсис св. Иоанна», Петроград, 1915 (переводчик не указан). Перевода Оптики до сих пор не было. Отдельные большие цитаты переведены Гамалеей в «Сокращённой Оптике г. Шмита», СПБ. 1803 г. Мой перевод сделан с 3-го английского издания 1721 г., последнего, просмотренного Ньютоном; перевод в сомнительных местах сверялся с латинским, французским и немецким переводами. Я стремился к точности передачи оригинала, пытаясь, поскольку возможно, избегнуть характера подстрочного перевода. В отношении стиля книга тяжела для современного читателя, чего трудно было избежать, не делая сокращений и не прибегая к модернизации. По выражению Гёте, «английский оригинал написан естественным, наивный стилем», который я и пытался сохранить.

В русском издании сохранены все особенности математической терминологии и обозначений Ньютона. Слишком непривычные места поясняются примечаниями; числа приводятся в оригинале иногда цифрами, иногда словами, причём словесное обозначение применяется в общем в тех случаях, когда нужно сообщить только порядок величин. Эта система не выдержана; во избежание произвола, в русском издании сохранена эта бессистемность, да не сочтет её читатель издательской небрежностью. Слова, выделенные курсивом в оригинале, выделены и в переводе, латинские термины оригинала оставлены в тексте, перевод дан в примечаниях. Много затруднений представляет химическая терминология Ньютона: подобрать современные обозначения не всегда возможно, кроме того подменять перевод комментарием едва ли следует, поэтому в большинстве случаев сохранены старинные термины. Рисунки русского издания прочерчены прямо по фотографиям обветшалого оригинала и являются достаточно точной реставрацией подлинников. Воспроизводятся они в несколько уменьшенном масштабе.

В примечаниях содержатся различные исторические сведения, пояснения текста и некоторые замечания по существу трактуемого предмета. При составлении примечаний я пользовался главным образом следующими книгами:

1) The Philosophical Transactions of the Royal Society of London from their commencement in 1665 to the year 1800. Abridged, vol. I, II. London, 1809;

2) Th. В i r с h. The History of the Royal Society of London, vol. III. London, 1757;

3) J. В. Biot, Traité de Physique expérimentale et mathématique, t. 3, 4. Paris, 1816,

книгами, указанными в кратком жизнеописании Ньютона, и примечаниями, составленными В. Абендротом к немецкому переводу. Остальная литература указана в тексте.

Книга выпускается к 200-летию со дня смерти Ньютона, последовавшей 20 марта (ст. ст.) 1727 г. Печатание было начато несколько поздно, и я мог просмотреть только две корректуры. Ввиду этого не удалось избежать некоторых шероховатостей, неточностей и опечаток. К сожалению, и теперь приходится повторить слова, сказанные Ньютоном в письме к Котсу от 11 октября 1709 г.: «it's impossible to print the book without some faults».

^ С. Вавилов

Москва, март 1927 г.

OPTICKS:

ОR, А

TREATISE

OF THE

Reflections , Refractions, Inflections and Colours

OF

LIGHT

The third Edition, Corrected

By Sir Isaac Newton, Knt.

LONDON:

Printed for William and John Innys at the Weft End of St. Poul's. 1721


ПРИМЕЧАНИЯ


с. 321

9. Не совсем понятны основания, по которым Ньютон оценивал (приведённая цитата) время прохождения света от Солнца к Земле >1–2 часов. Экспериментальная неудачная попытка определить скорость света излагается в Discorsi Галилея (G. Galilei Opere, t. II, 506, Firenze, 1718) 1638 г. Там же имеется интересное рассуждение о скорости света в связи со способностью концентрированного солнечного света расплавлять металлы. «Должны ли мы верить, что такое бурное действие, – говорит Сагредо, один из участников диалога, – происходит без движения и притом быстрейшего?» Смысл этого замечания можно современными терминами пояснить так. По корпускулярной теории энергия света E=Nmv2/2, где N – число корпускул, т – масса каждой из них, v – скорость. «Масса» света Nm, во всяком случае, ничтожна, Е, по замечанию Сагредо, очень велико, следовательно, скорость света v должна быть колоссальной.


с. 346

110. (К стр. 204.) Прямолинейность распространения света была труднейшим пунктом в XVII и XVIII веках для всякой теории. В волновой теории непонятной являлась равным образом прямолинейность света в пустоте и в телах, и только Френель разрешил это затруднение. В корпускулярной теории крайне затруднительно было объяснить, каким образом лучи проходят по прямым линиям внутри таких тел, как алмаз. Критика корпускулярной теории в XVIII веке (ср. М. В. Ломоносов, Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее, июля 1 дня 1756 года говоренное; L. С а s t e l, Le vrai systéme de physique generale de М. Isaak Newton, p. 430, Paris, 1743 и пр.) главным образом направлялась на этот пункт теории. Идея Ньютона об «иерархическом» распределении материи, изложенная в конце Предложения VIII, принципиально разрешала затруднение для корпускулярной теории, хотя Ньютон считает это затруднение одинаковым для любой теории и не защищает именно корпускулярного воззрения. Мысль о пустотах различных порядков в веществе (иерархическая система) близка к современным взглядам. Прямолинейное распространение внутри твёрдых тел таких «корпускул», как β-частицы и электроны, невозбранное прохождение электронов сквозь атомы аргона (опыты Ramsauer'a и Mayer'a) окрылили бы надеждами сторонника корпускулярной теории света в XVII и XVIII веках.

Последний абзац Предложения VIII отсутствовал в первом английском и латинском изданиях Оптики.


с. 348

124. (К стр. 213.) Ньютон чисто опытным путём, независимо ни от какой гипотезы о природе света, доказал наличие строгой периодичности в свойствах светового луча. Это открытие Ньютона всецело принадлежит ему, никогда никем не оспаривалось, хотя это обстоятельство и сравнительно мало известно, особенно в наше время. Периодичность проявлялась в исчезновении света в некоторых местах (тёмные кольца) и в отражении в других. Ньютон вводит эмпирическое определение этой периодичности понятиями приступов лёгкого отражения и прохождения. В понятии приступа лёгкого прохождения есть, конечно, небольшой произвол, проверенный, однако, на опыте: тёмным кольцам в отражённом свете соответствуют светлые кольца в проходящем (фиг. 49 текста). Гримальди в своём трактате (примечание 22) высказал уже смелое положение: «Lumen aliquando per sui communicationеm reddit оbscеuriorem superficiem corporis aliunde prius illustratam» (Physio-Mathesis, p. 187, Prop. XXII) (иногда свет, падая на поверхность, уже без того освещённую, делает её более тёмной), опираясь на неправильно истолкованный опыт (ср. Е. Mach, 1. с., р. 187). Это положение впоследствии было доказано Юнгом. Для исчезновения света было, следовательно, и другое (интерференционное) объяснение, кроме «лёгкого прохождения», и в «определении» Ньютона скрывалась гипотеза, настолько, однако, очевидная в то время, что иначе Ньютон описать явления чисто эмпирически не мог. Идея интерференции волн высказывается в неявной форме в Началах по отношению к приливам (русский перевод, стр. 492).

Гипотеза, предлагаемая Ньютоном для желающих, происхождения давнего. Ещё в 1672 г. во время полемики с Гуком Ньютон указывал Гуку, что колебания эфира одинаково полезны как для телесной, так и для волновой теории света. Частицы света, попадая на отражающие или преломляющие поверхности, необходимо должны возбуждать колебания эфира, точно так же как камень, брошенный в воду, вызывает колебания воды. Ньютон, несомненно, значительно яснее представлял себе волновое движение, чем его противники, приверженцы волновой теории, и в этом отношении сообщил им много поучительного и полезного (ср. F. R о s e n b e r g е r, 1. с., стр. 77 и cл.). Гипотеза, упоминаемая в тексте, приводилась и в первой части мемуара 1675 г. в столь же неразработанной форме. «Свет, по моему мнению, писал Ньютон, не следует определять ни как эфир, ни как колебательное движение эфира, но как нечто, распространяющееся от светящихся тел. Это нечто можно считать либо группою различных перипатетических качеств, либо, ещё лучше, множеством крайне малых и быстрых корпускул...» Для объяснения различных цветов может служить следующее. Световые лучи, в зависимости от их различных качеств, возбуждают на сетчатке глаза различные колебания, распространяющиеся по нервам в мозг. Гармония цветов, быть может, основана на гармонии этих колебаний (ср. постоянную аналогию солнечного спектра с музыкальным звукорядом). В «Вопросах» гипотеза Ньютона, являющаяся попыткой компромисса между волновой и корпускулярной теориями, фигурирует снова.

Последователи теории Ньютона делали и другие попытки объяснить «приступы», приписывая, например, световым корпускулам вращательное или колебательное движение (J. В. В i о t, 1. с., Theorie des oscillations des molécules lumineuses, 4-éme vol., p. 383).

Позиция Ньютона в Оптике, да и в остальных писаниях, в конце концов чисто эмпирическая. Он указывает недостатки волновой теории («Вопросы»), большие преимущества видит в теории корпускулярной, хотя и подчёркивает некоторые затруднения, но окончательно не принимает ни той, ни другой.

[См. «Оптические мемуары Исаака Ньютона», УФН, т. 7, вып. 2, 1927, в переводе и с примечаниями С. И. Вавилова.]


с. 360–361

168. (К стр. 278.) Roberti Boyle, Opera varia, t. I. Nova experimenta Physico-Mechanica de vi aёris elastica etc. 1677.

169. (К стр. 281.) 28-й вопрос в целом – опровержение гипотезы эфира и волновой теории света и как будто находится в явном противоречии с вопросами 18–24-м, где излагаются положительные стороны того и другого. В первом издании Оптики этого противоречия не было, вопросы 18–24-й отсутствовали. Включение их в новое издание (2-е) вызвано теми же причинами, как и предисловие Cotes'a ко второму изданию Начал. Ожесточённые споры о причине тяготения «de Causa Gravitatis», обвинения в том, что в натуральную философию Ньютоном вводится qualitas occulta, заставили подчеркнуть особенности физики принципов, физики без гипотез и объективность по отношению к гипотезам. В издании Оптики 1704 г. (без 18–24-го вопросов) Ньютон выступает прямым защитником корпускулярной теории (вопрос 29-й). В издании 1717 г. представлены pro и contra, и Ньютон выбирает беспристрастную позицию физики принципов. Следы различных наслоений и эпох слишком резки в Оптике, они не сглаживались и не исправлялись. Однако в целом переход ясен: от корпускулярной теории к эмпирическим принципам.

Вопросы, которыми Ньютон предлагает заниматься натуральной философии, значительно подробнее формулируются и разбираются Ньютоном в знаменитых четырёх письмах к Беатлею (D. Brewster, 1. с., р. 257–260). Принципы, не выводимые из дальнейших механических причин, были для Ньютона доказательством существования божества. В этом и кроется логическая связь между опровержением гипотезы эфира и богословским экскурсом 28-го вопроса. В других изданиях Оптики последний абзац выделен курсивом. Мы следовали 3-му английскому изданию, где этого нет. Анализ метафизических воззрений Ньютона в связи с его представлениями о пространстве и времени дан в книге Burtt'a, цитируемой ниже (стр. 365).

170. (К стр. 281.) Русский перевод Начал, книга 1-я, отдел XIV, стр. 250.

171. (К стр. 281.) Согласно Началам (книга 2-я, отд. VII, предложение XXXVIII, следствие IV, русский перевод стр. 404) «шар, движущийся под давлением покоящейся жидкости одинаковой с ним плотности, утрачивает половину своего количества движения ранее, нежели пройдёт путь, равный удвоенной длине своего диаметра».

172. (К стр. 282.) Ср. примечание 124.

173. (К стр. 283.) Ср. примечание 162.

174. (К стр. 283.) Последний абзац со ссылкой на 18–20-й вопросы вставлен во втором издании 1717 г. Ср. примечания 157 и 169.

175. (К стр. 284.) Delighted.

176. (К стр. 284.) Каломель.

177. (К стр. 285.) Это предложение Ньютона, к которому он подходит на основании общей тенденции природы к превращениям, звучит очень современно [поскольку в физике установлена взаимосвязь массы и энергии, показывающая, что поглощение света есть процесс уничтожения фотона, сопровождающийся переходом его массы, энергии и импульса в массу, энергию и импульс поглощающего вещества, а испускание света есть процесс возникновения фотона, масса, энергия и импульс которого заимствуются от излучающего вещества. Ещё более поразительной иллюстрацией мысли Ньютона могут служить явление образования пар (электрон + позитрон) за счёт уничтожения фотона и обратный процесс возникновения фотона за счёт уничтожения электрона и позитрона].


Дата установки: 21.01.2007


[вернуться к содержанию сайта]







Похожие:

Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconЛеонардо да Винчи избранные произведения (фрагменты из книги Л. да Винчи. Избранные произведения. Т м.: Ладомир, 1995) стр. 98
Каждый отпечаток тяготеет к постоянству или желает постоянства, как показывает отпечаток, производимый солнцем в глазу наблюдателя,...
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconЛьоцци Марио история физики (М.: Мир, 1970. фрагменты из книги) стр. 21
Оптика у греков. Другой заслугой александрийской науки был толчок, данный ею оптическим исследованиям
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconУ. И. Франкфурт, А. М. Френк оптика движущихся тел (М.: Наука, 1972, фрагменты из книги) стр. 113 Независимость скорости света от скорости источника
По Ритцу, свет после отражения распространяется так, будто он исходит из некоторого центра, движущегося со скоростью источника и...
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconСмилга В. П. "Очевидное? Нет, ещё неизведанное " (М.:"Молодая гвардия", 1966, фрагменты из книги) стр. 154
С начала эпохи Возрождения возобновляется интерес к оптике. Изобретают (или вновь открывают?) очки
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconПопытки спасти гипотезу эфира глава 5 из книги
Ньютона, и инвариантность этих законов относительно преобразований Галилея Все попытки в конце концов потерпели неудачу или же привели...
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconК публикации ранней лингвистической работы Исаака Ньютона
Ньютона зимой 1691 – 92 года. Последовавшее затем психическое расстройство Ньютона помешало восстановлению рукописей; да и само это...
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconИзбранные вопросы математики
Особенность данного курса состоит в том, что для занятий предлагаются не­большие фрагменты, рассчитанные на 2—4 урока, относящиеся...
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconИзбранные вопросы математики
Особенность данного курса состоит в том, что для занятий предлагаются не­большие фрагменты, рассчитанные на 2—4 урока, относящиеся...
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconОрир Дж. Популярная физика (М.: Мир, 1964. – фрагменты из книги) стр. 268 Теория относительности
Другими словами, не должно существовать привилегированной системы отсчёта, или, что то же самое, способов определения абсолютной...
Избранные фрагменты из книги И. Ньютона оптика или трактат об отражениях, преломлениях iconГеоргий Хаджиев "Позитивная программа анархистов" (фрагменты книги "Основы безвластия")
Г. Хаджиев (1910 1990) деятель болгарского анархистского движения. Теоретик болгарских анархистов-коммунистов, историк, автор книги...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов