II AlfLf Л ВЕЛИЧАЙШИЕ
НАУКАтеории
ГУК
Закон Гука
40
ГУК закон Гука
40
*
[У’А
В поисках формы
D^AGOSTINI
ГУК
Закон Гука
ГУК
Закон Гука
В поисках
формы
НАУКА. ВЕЛИЧАЙШИЕ ТЕОРИИ
Наука. Величайшие теории: выпуск 40: В поисках формы.
Гук. Закон Гука. / Пер. с франц. — М.: Де Агостини, 2015. —
168 с.
Роберт Гук — один из крупнейших ученых XVII века,
но известен он далеко не так хорошо, как этого заслуживает.
Больше всего на слуху — закон об упругих телах, носящий
имя ученого. Однако помимо этого Гук — современник и со-
перник Ньютона — первым понял, что движение планет мож-
но описать с механической точки зрения, и это стало реша-
ющим шагом к открытию всемирного тяготения. Также Гук
усовершенствовал микроскоп: ученый использовал его для
множества наблюдений, результаты которых потом зарисо-
вывал, причем красота этих рисунков сравнима только с их
научной значимостью. Гук был неутомимым эксперимента-
тором, он сконструировал первую вакуумную камеру — один
из первых телескопов-рефлекторов, — а также множество
метеорологических и измерительных приборов. Кроме того,
ученый состоял в Лондонском королевском обществе и уча-
ствовал в восстановлении Лондона после Великого пожара
1666 года. Неудивительно, что Гука называют британским
Леонардо.
ISSN 2409-0069
© Enrique Gracian Rodriguez, 2013 (текст)
© RBA Collecionables S.A., 2014
© ООО «Де Агостини», 2014-2015
Иллюстрации предоставлены:
Joan Pejoan (инфографика); Альбрехт Дюрер/ Метрополитен-
музей, Нью-Йорк: 122; Аррива436: 147 (внизу); Архив RBA: 27, 43,
75 (вверху справа), 109, 133 (вверху); Вацлав Холлар/ Националь-
ная портретная галерея: 46; Гаспар Шотт/ Немецкий музей, Мюн-
хен: 28; Даниэль Шульц/ Польская академия наук: 107; Иоганн
Керсебум/ Исторические портреты, Лондон: 25; КрисО: 85; Майкл
Данн: 97; Мэтт Козловски: 156; Национальная портретная галерея,
Лондон: 42; Рама/ Музей искусств и истории (Невшатель, Швей-
цария): 68; Рита Греер: 33 (вверху слева; внизу), 75 (внизу), 103
(вверху справа), 147 (вверху), обложка; Роберт Бойль: 33 (вверху
справа); Роберт Гук: 49 (слева; справа; внизу), 53, 75 (вверху слева),
103 (вверху слева; внизу слева; внизу справа); Сэр Годфрид Кнел-
лер/ Национальная портретная галерея: 145; Технический уни-
верситет Мюнхена: 120; Томас Хадсон/ Национальная портретная
галерея: 124; Университет Страсбурга: 133 (внизу слева); Филипп
Жозеф Тассаэр: 90; Церковь Святой Елены, Лондон: 133 (внизу
справа); Юстус Сустерманс/ Королевский музей Гринвича: 31.
Все права защищены.
Полное или частичное воспроизведение
без разрешения издателя запрещено.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ	7
ГЛАВА 1. Скромный ассистент	15
глава 2. «Микрография»: начало наблюдений за невидимым 39
глава 3. Закон Гука и измерение времени	63
ГЛАВА 4. Гук-астроном	93
ГЛАВА 5. Первые размышления о тяготении
и изучение света	из
ГЛАВА 6. Архитектор И геолог	137
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	163
УКАЗАТЕЛЬ
165

Введение
Имя Эйнштейна неразрывно связано с теорией относительно-
сти, Ньютона — с законом всемирного тяготения, а имена дру-
гих великих ученых ассоциируются у нас с их открытиями, ко-
торые повлекли значительные изменения научной парадигмы.
Однако когда мы говорим о Роберте Гуке, то вспоминаем в луч-
шем случае простой закон о пружинах, или, точнее, об упру-
гости, который изучают в старших классах школы. Закон Гука
гласит, что когда на упругое тело действует некоторая сила,
всегда появляется противоположная сила, которая стремится
вернуть тело в его исходное состояние. Благодаря серии опы-
тов Гук установил линейное отношение между восстанавлива-
ющей упругой силой и деформацией упругого тела, восполь-
зовавшись постоянной, которая зависит от природы упругого
вещества и формы рассматриваемого тела. Нельзя сказать, что
речь шла о большом открытии, но этот закон имел множество
сфер применения. На протяжении более 300 лет имя Гука было
связано для нас исключительно с этим законом. Однако он яв-
ляется лишь видимой частью огромного айсберга, потому что
на самом деле Гук был одним из величайших ученых XVII века,
с которым история обошлась наиболее несправедливо.
В первой половине XVII века родилась так называемая
новая наука. Под влиянием Френсиса Бэкона были забыты
схоластика и аристотелевские принципы, которые до того мо-
7
мента определяли развитие научной мысли. Новая методоло-
гия основывалась на том, что знание вытекает из опыта, наблю-
дения и прямого контакта с природой. Отныне экперименты
осуществляли не для того, чтобы подтвердить уже сформули-
рованные теории, а для того, чтобы открыть новые законы ис-
ходя из результатов наблюдений. И Гук был одним из главных
действующих лиц этого нового процесса.
В начале XVII века недалеко от Оксфорда жили такие
крупные ученые, как Томас Уиллис, Кристофер Рен и Роберт
Бойль. Движимые любопытством и растущей жаждой позна-
ния, они основали под покровительством масонской ложи
научное общество — Незримую Коллегию, из которой затем
выросло Лондонское королевское общество. Эти ученые, боль-
шая часть которых имела аристократическое происхождение
и высокое благосостояние, оборудовали собственные лабора-
тории, в которых суждено было родиться новой науке.
Гук не мог похвастаться финансовым благополучием
и знатным происхождением, но зато отличался огромным та-
лантом. Новые лаборатории нуждались в новых инструментах
и приборах, которые должны были «подвергать природу пыт-
ке», как говорил Гук. Вначале он работал в качестве ассистента
этих ученых, конструировал для них необходимые инструмен-
ты, а заодно освоил математику, физику, медицину и астроно-
мию.
В этом блестящем окружении Гук сам стал ученым и изо-
бретателем. Так, он изобрел спиральную пружину, которая за-
менила маятник и позволила изготовить карманные часы. Гук
сконструировал первую вакуумную камеру, с помощью кото-
рой вместе с Бойлем сформулировал газовый закон. Также он
построил рефлекторный телескоп системы Кассегрена и усо-
вершенствовал микроскоп с объективом. Эти два прибора по-
зволили решать проблемы, которые до сих пор оставались без
ответа. Также Гук изобрел ветряную мельницу, опускающееся
окно, стенной квадрант, экваториальную монтировку, баро-
метр, гигрометр и анемометр. Также он предложил использо-
вать температуру замерзания воды как точку отсчета на термо-
8
ВВЕДЕНИЕ
метре. И это далеко не весь список его изобретений, сыгравших
огромную роль в развитии науки.
В своих трудах Гук опередил время. Он понял, что кис-
лород участвует в процессе горения, открыл капиллярность
и волновую природу света. В области геологии он, изучив сот-
ни ископаемых, первым решительно заявил об их органической
природе, предвосхитив эволюционистские теории. Рассчи-
тав параллакс звезд, он доказал, что Земля вращается вокруг
Солнца. Вообще список открытий Гука очень длинный, но сре-
ди них необходимо выделить одно, особо важное. Изучая коле-
бания конического маятника (который тоже был одним из его
изобретений), Гук установил, что Земля движется не по пря-
мой траектории, а значит, должна существовать некая центро-
стремительная сила, сила притяжения, исходящая от Солнца
и воздействующая на планеты. Эта сила нарушает равновесие,
и Земля находится в постоянном падении — именно этим об-
условлена ее криволинейная траектория. Гук даже утверждал,
что эта сила обратно пропорциональна квадрату расстояния
между массами. Конечно, Ньютон подкрепил свои изыскания
необходимым математическим аппаратом — Гук не мог этого
сделать, — но сама теория впервые была сформулирована Гу-
ком. Именно она лежит в основе доказательства явления, на-
званного впоследствии всемирным тяготением. К сожалению,
Ньютон так никогда и не признал этого факта.
Гук был не только изобретателем и ученым, но и незауряд-
ным художником. Если бы он захотел, то смог бы стать знаме-
нитым живописцем. Уже в десять лет он проявлял необыкно-
венные способности к рисованию и даже получил рекоменда-
ции для обучения в одной из самых крупных художественных
мастерских Лондона. Ученый использовал этот талант в своем
главном труде Micrographia («Микрография»), снабдив его 38
рисунками, на которых в основном были изображены резуль-
таты его наблюдений через микроскоп. Эти прекрасные иллю-
страции не потеряли очарования и сегодня.
Также Гук обладал удивительным талантом архитекто-
ра. Наряду с Кристофером Реном он сыграл важнейшую роль
в восстановлении Лондона после пожара 1666 года, практиче-
ВВЕДЕНИЕ
9
ски уничтожившего город. Ученый не только организовывал
работы и следил за их выполнением, но и сам создавал проекты
новых зданий, среди которых Регли Холл в Уорикшире и, ко-
нечно же, настоящий шедевр — больница Бедлам. Только бла-
годаря этим зданиям Гук мог бы войти в историю как талантли-
вый архитектор-новатор, однако он и в этом искусстве оставил
свой след как ученый, разработав самонесущую арку в форме
цепной линии, которая заняла ключевое место в архитектуре
в последующие века.
Часто биографии известных людей основываются на опи-
сании в хронологическом порядке отдельных фактов, но этот
способ не годится для Гука: последовательность его научных
открытий до сих пор не восстановлена и представляет собой
настоящую головоломку. Этот кажущийся хаос связан с самой
личностью Гука, с его ненасытным любопытством и способно-
стью быстро продвигаться вперед в незнакомой области, забыв
обо всем, что привлекало его прежде. Именно поэтому ученого
часто упрекали в поверхностном интересе к явлениям и в том,
что самую трудную часть работы он оставляет другим. Подоб-
ное обвинение ему однажды выдвинул и Ньютон, имея в виду,
что формулировка любой новой теории должна сопровождать-
ся большой математической работой. Однако Гук отличался
типичным междисциплинарным мышлением и мог заниматься
одновременно многими вещами. Он не забывал о своих ранних
исследованиях и довольно часто публиковал неожиданные ре-
зультаты, касающиеся работ, осуществленных многими годами
ранее.
Научная мысль Гука, свободная от всяческих предубежде-
ний, соответствовала его времени. Он разделял механистиче-
ские воззрения, которые пришли на смену натурфилософской
картине мира. Слыша утверждения, что газ улетучивается, по-
тому что боится пустоты, Гук отвечал, что такое поведение объ-
яснялось давлением его движущихся частиц. В ответ на едино-
гласное представление о том, что горение связано с таинствен-
ным флогистоном, Гук демонстрировал опыты с азотистым
газом и предвосхитил открытие кислорода. Он знал, что при-
рода не следует божественному порядку, который вынуждает
10
ВВЕДЕНИЕ
ее вести себя определенным образом. На самом деле ее пове-
дение обусловлено механическими законами, которые могут
быть выведены из наблюдений. В связи с этим Гук утверждал,
что научные инструменты следует рассматривать как продол-
жение наших органов чувств.
Несмотря на все эти заслуги, ученый не получил никако-
го признания и при жизни часто подвергался унижениям. Он
почти всегда занимал подчиненное положение. Как замечает
Карлос Солис в предисловии к испанскому изданию «Микро-
графии», несмотря на то что Гук был curator (ответственным
за опыты) и даже секретарем Королевского общества, с ним
всегда обходились как с человеком более низкого происхожде-
ния. Если к другим членам общества обращались с просьбами,
то Гуку практически отдавали приказания. Это было крайне
несправедливым, поскольку ученый был тем столпом, на кото-
ром держалась деятельность Королевского общества как науч-
ного учреждения.
Как мы сказали, история предала Гука забвению. Его на-
учные труды были забыты, его научные инструменты исчезли.
До нас не дошло ни одного его портрета — что странно, потому
что портреты всех остальных членов и секретарей Королевско-
го общества сохранились. В довершение всего нам неизвестно
даже то, где Гук похоронен.
Реабилитация ученого и его научного наследия началась
лишь в 1945 году, когда его труды были опубликованы в кни-
ге Early Science in Oxford (Роберт Гантер, «Кларендон Пресс»).
Благодаря этому важному изданию в 14 томах мы можем пред-
ставить глубину и значительность мысли одного из самых уди-
вительных действующих лиц в истории науки.
ВВЕДЕНИЕ
11

1635 18 июля Роберт Гук родился во Фре-
шуотере, остров Уайт, Англия.
1648 Умирает его отец, преподобный Джон
Гук. Роберт уезжает в Лондон для изу-
чения живописи в мастерской сэра
Питера Лели. Спустя короткое время
поступает в Вестминстерскую школу.
1653 Поступает в Крайст-Черч-колледж
Оксфорда со стипендией хориста.
Анатом Томас Уиллис предлагает ему
место ассистента по химии. Гук увле-
кается конструированием летатель-
ных аппаратов.
1655 Начинает изучать астрономию с Се-
том Уардом. Проводит первые ис-
следования маятников и спиральных
пружин.
1658 По рекомендации Томаса Уиллиса
приступает к работе в лаборатории
Роберта Бойля. Вместе с Бойлем кон-
струирует первый воздушный насос.
Использует круговой маятник в часах.
1661 Публикует свою первую статью, по-
священную капиллярности, которая
затем будет включена в его книгу
Micographia.
1662 По рекомендации Бойля Гука при-
нимают в качестве curator (ответ-
ственный за опыты) в Королевское
общество с зарплатой 30 фунтов в год
и правом проживания в Грешем-кол-
ледже.
1663 Гук избран членом Лондонского Коро-
левского общества.
1664 В июне Джон Кутлер нанимает его
в качестве научного лектора за 50 фун-
тов в год.
1665 Гук назначен профессором геометрии
Грешем-колледжа с дополнительным
вознаграждением 50 фунтов в год. Пу-
бликует свой главный труд Micogra-
phia.
1666 В декабре состоялся грандиозный
пожар в Лондоне. Гук назначен ин-
спектором восстановительных работ.
В период между 1666 и 1676 годами
в качестве архитектора построит мно-
гие известные в Лондоне здания.
1677 Назначен секретарем Королевского
общества.
1678 Публикует трактат об упругости De
potentia restitutiva.
1684 Вступает в спор с Ньютоном по пово-
ду закона всемирного тяготения.
1703 Умирает 3 марта в Грешем-колледже.
ВВЕДЕНИЕ
13

ГЛАВА 1
Скромный ассистент
Роберт Гук начал свою научную
карьеру в качестве ассистента лаборатории,
осуществив на этом посту важные исследования
в области капиллярности, природы газа и горения.
Благодаря незаурядным конструкторским способностям
и необыкновенной проницательности, которая
позволяла ему делать важные выводы
из простейших наблюдений, Гук стал
одним из самых значительных
ученых XVII века.

Уайт, самый большой английский остров с богатым историче-
ским наследием, расположен на юге Англии, напротив Саут-
гемптона. В самой восточной части острова, в красивой бухте
между белыми известковыми скалами располагается Фрешуо-
тер, небольшой городок, в котором 18 июля 1635 года родился
Роберт Гук.
Его отец, Джон Гук, с 1626 года был пастором церкви Всех
Святых в Фрешуотере. Он происходил из старинного рода,
практически все члены которого служили Церкви. В 1622 году
Джон Гук женился вторым браком на Сесиль Джилз, у них ро-
дились две дочери — Анна и Катерина — и два сына — старший
Джон и младший Роберт. Семья жила в Гук-хилле, в неболь-
шом доме недалеко от приходской церкви; девочкам и мальчи-
кам в нем были отведены две отдельные комнаты. Перечень ме-
бели в завещании главы семейства свидетельствует о том, что
жили они не в роскоши, но имели достаточно средств и могли
оплатить обучение, по крайней мере для старшего сына.
Нам мало что известно о сестрах Гука, но, учитывая, в ка-
кой период они жили, можно предположить, что Анна и Кате-
рина занимались домашними делами в ожидании замужества.
Пастор старался дать хорошее образование старшему сыну
Джону, которого послал в Ньюпорт учиться торговле, где тот
провел семь лет. Джон женился на дочери торговца и начал ра-
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
17
ботать в его бакалейной лавке, а спустя некоторое время сам
стал ее владельцем. Младший сын, Роберт, был довольно бо-
лезненным ребенком, врачи опасались, что он умрет еще в дет-
стве, иными словами, тратить средства на его обучение было
неблагоразумно. При других обстоятельствах его, возможно,
отправили бы в интернат, но слабое здоровье Роберта этого
не позволяло, так что отец решил лично заняться образовани-
ем сына — к тому же это было выгоднее и с финансовой точки
зрения. Роберт Гук провел все детство в Гук-хилле.
Сначала пастор пытался направить сына по собственному
пути. Он хотел, чтобы Роберт тоже стал слугой Церкви, но бы-
стро отказался от этой идеи из-за того, что во время занятий
сын испытывал головные боли. Вероятно, врожденная болез-
ненность Роберта усугублялась несбалансированным питани-
ем: его желудок плохо усваивал твердую пищу, и мальчик пи-
тался в основном фруктами, овощами или сыром.
Роберт Гук получил лучшее образование, какое можно
было представить в этих условиях: он мог играть, наблюдать,
задавать любые вопросы. Очень быстро он продемонстрировал
любопытство и глубокий интерес к окружающему миру, ко-
торые не оставляли Роберта в течение всей жизни. Растения,
камни, реки, облака, продукты питания, огонь в очаге, звон ко-
локола — ему было интересно все, что воздействовало на ор-
ганы чувств. Особенно сильно маленького Гука завораживали
различные механизмы. Однажды он нашел выброшенный кем-
то, но еще работающий часовой механизм. Роберт воспроизвел
каждую деталь в дереве, а потом собрал часы и смог запустить
их. В десять лет с помощью брата он сделал метровый макет во-
енного корабля со всеми деталями: мачтами, парусами, снастя-
ми и даже пушками. И эти игрушечные пушки могли стрелять
игрушечными же снарядами! Такие занятия свидетельствуют
не только о незаурядной ловкости, но и о живом уме Роберта,
который производил на окружающих такое же сильное впечат-
ление, которое на самого Гука производил мир вокруг него.
Помимо вышеперечисленных качеств, Роберт обладал так-
же заметным артистическим талантом. Он быстро выучился
музыке — казалось, он владел ее языком с рождения — и впо-
18
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
следствии стал хорошим певцом и органистом. Но особенно
силен был его талант в живописи — эту вселенную Роберт от-
крыл для себя в отрочестве, причем совершенно случайно.
Мы не должны смущать свой ум невразумительными
понятиями о вещах, которые не способствуют ни знанию,
ни опыту, а вызывают лишь удивление и путаницу.
Роберт Гук
Когда Роберту исполнилось 12 лет, Гук-хилл посетил про-
фессиональный художник Джон Хоскинс (умер в 1664 году) —
миниатюрист, ставший впоследствии придворным художни-
ком Карла I. Хоскинс путешествовал по острову Уайт и был
восхищен его видами, которые хотел запечатлеть на своих
картинах. Роберт Гук зачарованно рассматривал наброски, го-
товые работы, уголь для рисования, кисти, палитру и краски
художника. Как только Хоскинс вышел из дома, Гук принялся
рисовать.
Вернувшись, художник едва сдержал крик, узнав, что ре-
бенок без разрешения использовал его материалы, однако воз-
глас замер в его груди, когда он увидел, что нарисовал Роберт.
Мальчик в совершенстве воспроизвел многочисленные карти-
ны, висевшие в доме. Хоскинс подумал, что этот болезненный
ребенок рисовал всю жизнь, и крайне удивился, узнав, что тот
впервые взял в руки кисть. Он решил, что встретил настоящего
гения живописи.
Хоскинс стал убеждать Джона Гука доверить ребенка како-
му-нибудь признанному мастеру. Если бы тот мог послать сына
в Лондон, Хоскинс написал бы для него рекомендательное
письмо в мастерскую Питера Лели, признанного представите-
ля голландской школы. Преподобный Гук, страдавший желту-
хой, умер в 1648 году. Его завещание было составлено в пользу
старшего сына Джона, который унаследовал восемь предметов
мебели, в том числе кровать (большая ценность в то время),
а также большинство денег покойного. Остальное семейное
богатство, включая стеклянные окна, было поделено между се-
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
19
страми. Роберту Гуку досталось 40 фунтов стерлингов, много-
численные книги и одежда.
В этих обстоятельствах мать решила, что Роберта лучше
послать в Лондон, чтобы он попытал счастья у мастера, которо-
го посоветовал Хоскинс.
ЛОНДОН
К сожалению, до нас не дошло ни одного портрета Гука, по-
этому нам трудно представить его внешность. Известно, что
в 1710 году его портрет висел в Королевском обществе рядом
с портретом Бойля, — об этом сообщает Захария Конрад фон
Уффенбах, знаменитый немецкий антиквар, посетивший в том
году это научное учреждение. По мнению Уффенбаха, это был
более чем правдивый портрет, однако позже он исчез. Изо-
бражения Гука нет и в ^Посмертных произведениях», опубли-
кованных Королевским обществом в том же 1710 году, — что
странно, поскольку обычно на обложке роскошных изданий
помещался портрет автора. Похоже, Гук стал жертвой странно-
го злого рока, пожелавшего стереть все его следы.
Внешность Роберта Гука известна нам со слов окружавших
его людей. Большинство описаний предвзяты и фиксируют
физические недостатки — бесспорно, свойственные ученому, —
однако эти описания представляют нам человека, больше похо-
жего на Квазимодо, нежели на почетного члена Королевского
общества. Например, Ричард Уаллер описывает уже взрослого
Гука как уродливого невысокого человека, костлявого, с блед-
ной кожей, коротким и тонким носом, большим лбом, вечно
недовольным выражением лица, выступающим подбородком,
длинными темными и плохо причесанными волосами, кривой
спиной из-за многочисленных часов, проведенных за прибора-
ми, и живыми глазами.
Наиболее правдоподобным, возможно, является описание,
приведенное Джоном Обри (1626-1697) в одном из его крат-
ких жизнеописаний. Писатель представляет нам Гука в зрелом
20
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
возрасте, в расцвете творческой деятельности, и представляет
его как человека среднего роста, прихрамывающего, но с жи-
вым и проницательными взглядом — все описания Гука по-
хожи между собой. По мнению Обри, Гук имел нездоровый
вид, но обладал пышной блестящей каштановой шевелюрой —
и эти слова подчеркивают красоту его волос, которые, пожа-
луй, были единственным признаком его жизненной силы. Что
касается характера Гука, то Обри описывает ученого как спо-
койного и выдержанного человека.
Наука о природе в течение долгого времени была лишь
плодом разума и воображения; настало время вернуться
к главному и исходить из наблюдения материальных
и очевидных вещей.
Роберт Гук
Как бы там ни было, подросток, приехавший в Лондон
в 1648 году обучаться живописи в мастерской Питера Лели,
скорее всего, обладал определенными физическими недостат-
ками. Многие авторы говорят, что из-за врожденного заболе-
вания позвоночника у него был горб, который стал причиной
страданий Гука на протяжении всей его жизни. С детства его
мучили сильные мигрени, проблемы с пищеварением, бессон-
ница и кожные заболевания; ничего удивительно, что столь бо-
лезненный человек был раздражительным ипохондриком.
Гук провел в школе Питера Лели недолгое время: как го-
ворил он сам, ему было трудно дышать из-за испарений кра-
сок и лаков; кроме того, Роберт утверждал, что времени, про-
веденного в школе, было более чем достаточно для того, чтобы
изучить все необходимые техники рисования. Возможно, это
и в самом деле так, учитывая; что Гук не собирался становиться
художником. И при этом его великолепные иллюстрации и ар-
хитекторские проекты доказывают, что он прекрасно владел
необходимыми навыками.
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
21
ВЕСТМИНСТЕР
Из школы Питера Лели Гук перешел в Вестминстерскую
школу — самую престижную в Лондоне, которой управлял
в то время доктор Ричард Басби (1606-1695), самый знамени-
тый из директоров этого заведения.
Почему Гука приняли в школу, которая отличалась особой
требовательностью к учащимся, неизвестно. Конечно, он обла-
дал многочисленными талантами, но в то время попасть в по-
добную школу было практически невозможно для молодого
человека низкого социального происхождения и практически
без средств. Очень вероятно, что его взяла под опеку и поре-
комендовала Басби какая-то влиятельная в Лондоне фигура,
возможно, это был сам Обри, который станет биографом Гука
и его близким другом.
Преподобный Ричард Басби — легендарная личность
в истории английской педагогики. С 1638 года он был директо-
ром Вестминстерской школы, написал и опубликовал множе-
ство оригинальных трудов, его грамматику латыни и греческо-
го использовали многие поколения учеников.
Басби также известен тем, что применял к учащимся теле-
сные наказания, однако Гук, похоже, никогда не подвергался
им — к Роберту директор всегда относился с особым уважени-
ем. Доктор Басби желал, чтобы его учебное заведение воспи-
тывало интеллектуалов, которые прославили бы школу, и, ве-
роятно, разглядел многообещающий потенциал Роберта Гука.
Доказательством необыкновенного обращения, которого
удостоился Гук, служит тот факт, что Басби разрешил ему по-
селиться в собственных помещениях. Кроме того, юноша ред-
ко бывал в учебных аудиториях и проводил время в основном
в библиотеке или в своей комнате.
Гук быстро выучил латынь и греческий, освоил иврит
и игру на органе. Всего за одну неделю он прочел шесть первых
книг «Начал» Евклида. Также он работал над самыми разными
механизмами. Похоже, что за годы пребывания в Вестминстере
Гук изобрел около 30 летательных аппаратов, но нам неизвест-
22
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
но, как они себя показали в деле, поскольку не сохранилось ни-
каких чертежей.
Геометрам, разбирающимся в теории и расчетах, не хватает
опыта и практики для того, чтобы понять, следует ли природа
методам, предложенным художниками и их теориями.
Роберт Гук
В 18 лет Гук завершил первый этап образования. Он был
готов к поступлению в университет, точнее, в его случае —
к поступлению в лучшие университеты. Однако эта готовность
была исключительно интеллектуальной — для ее реализации
Гук не обладал ни финансами, ни необходимым социальным
положением.
ОКСФОРД
Большинство крупных английских ученых XVII века принад-
лежали к знати; благодаря высокородному происхождению
и финансовому благосостоянию, они обладали необходимыми
средствами и свободным временем, чтобы заниматься научной
деятельностью, которая не приносила дохода.
Люди со сходным положением и общими интересами со-
брались в одно время и в одном месте по разным причинам, ко-
торые мы не будем здесь рассматривать. Факт состоит в том,
что большое количество ученых сконцентрировалось вокруг
колледжей Оксфордского университета, в таких его учреж-
дениях, как Грешем-колледж, Крайст-Черч, Ведхем или Мер-
тон. Также их спонтанные собрания постоянно происходили
в окрестных кафе. Гук станет одним из постоянных участников
этих встреч.
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
23
Роберт поступил в Крайст-Черч-колледж в 1653 году, по-
лучив стипендию хориста, однако хор вот уже десять лет был
не церковным — после упразднения англиканской церкви он
стал светским университетским хором.
Талант Гука как певца и его навыки игры на органе позво-
лили ему продлить стипендию. В начале пребывания в Крайст-
Черч Гук сотрудничал с неким Гудманом, о котором нам прак-
тически ничего не известно. Не стоит думать, что Роберт Гук
аккуратно посещал занятия в недавно созданном Оксфордском
университете: такое представление крайне далеко от истинно-
го положения дел и не соответствует организации работы уни-
верситета в то время. Кстати, единственным дипломом Гука,
полученным в этом учебном заведении, был диплом магистра
искусств.
Университетская среда того времени сильно отличалась
от сегодняшней. Большинство ученых обладало авантюрным
складом ума, они приезжали в Лондон с какой-нибудь идеей
или проектом, для осуществления которого требовалась ла-
боратория — то есть помещение, соответствующие материалы
и один или несколько ассистентов. В этих условиях Гук полу-
чил возможность состояться профессионально, поскольку об-
ладал невероятными способностями не только к конструиро-
ванию различных приборов, но и к их разработке, а также к соз-
данию необходимого оборудования для каждого конкретного
опыта.
В течение пяти лет Гук был ассистентом многих ученых,
сам оставаясь в тени. Но у каждого из них он получил необхо-
димый опыт для своих собственных исследований.
Упомянем, например, о совместной работе Гука с Джоном
Уилкинсом (1614-1672), первым секретарем Королевского об-
щества, который посвятил Гука в секреты криптографии — тех-
ники, которую Роберт будет использовать позже, скрывая не-
которые свои открытия в закодированных сообщениях. Кстати,
Уилкинс был автором первой английской книги по криптогра-
фии, а также создал синтетический язык, который можно было
использовать в философских рассуждениях вне зависимости
от родного языка. Также Уилкинс размышлял о возможности
24
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
путешествия на Луну и построил прозрачный улей, с помощью
которого изучал поведение пчел. Еще он осуществил важное
исследование о постоянном движении, для чего использо-
вал крайне изобретательные механизмы, сконструированные
с большой помощью Роберта Гука.
Уилкинс опубликовал результаты этих исследований
в книге под названием Mathematical Magick {^Математическая
магия»). Ученый хотел, чтобы его результаты стали извест-
РОБЕРТ БОЙЛЬ
Роберт Бойль родился 25 января
1627 года в Лисморе, графство Уо-
терфорд в Ирландии. Он был седьмым
из 14 детей богатого аристократа,
в восемь лет начал обучение в Ито-
не, рядом с Виндзорским замком
в Англии. Проучился Бойль три года,
после чего вместе со своим наставни-
ком осуществил путешествие по всей
Европе. В Англию он вернулся лишь
в 1644 году, после чего поселился
в замке Сталльбридж в Дорсете. Он
никогда не был женат и прожил почти
всю жизнь вместе с сестрой Кэтрин,
оказавшей на него большое влияние:
именно благодаря ей Бойль познако-
мился со многими интеллектуалами,
которые сыграли решающую роль
в его научной карьере. Он считается
одним из крупнейших ученых первой
половины XVII века и внес свой вклад
Портрет Роберта Бойля кисти
Иоганна Керсебума (ок. 1699).
в такие науки, как химия, медицина, электричество и магнетизм. Знаменит
Бойль тем, что вывел из своих опытов газовый закон, однако ему принад-
лежат и другие важные открытия. Например, ученый доказал, что звук
не распространяется в вакууме, сформулировал различия между смесью
и соединением и подтвердил корпускулярную теорию. В последние два
открытия большой вклад внесли и другие ученые, например Джон Дальтон
(1766-1844). Роберт Бойль умер от паралича 31 декабря 1691 года.
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
25
ны широкой публике, поэтому написал работу на английском
языке, а не на латыни, как это было принято в ученой среде
в то время. Доступность науки была одной из задач этой груп-
пы исследователей, и Гук внесет в ее решение большой вклад.
Роберт был также ассистентом Кристофера Рена (1632—
1723), сыгравшего огромную роль в реконструкции Лондона
после Великого лондонского пожара 1666 года. Рен научил
Гука делать зрительную трубу, познакомил его с различными
техниками астрономических наблюдений и на протяжении
долгого времени был одним из самых близких друзей ученого.
У Томаса Уиллиса (1621-1675) — медика, прославившего-
ся изучением анатомии и работы мозга, — Гук научился техни-
кам препарирования, которые пригодились ему впоследствии
во время изучения дыхания. Кстати, именно Уиллис пореко-
мендовал Гука Роберту Бойлю (1627-1691), который взял его
в лабораторию в качестве ассистента, предоставил ему жилье
и назначил жалование.
Гук начал работать с Бойлем в 1658 году и оставался его
помощником до 1664 года. Это сотрудничество было наиболее
важным в жизни Роберта, поскольку именно совместная рабо-
та с Бойлем стала началом его научной карьеры.
ПРОЕКТЫ БОЙЛЯ
В 1641 году Бойль путешествовал по Италии и провел зиму
во Флоренции, где познакомился с опытами Галилея и Тор-
ричелли, касающимися свободного падения тел. Он знал, что
удовлетворительные результаты для решения этой проблемы
могли быть получены, только если проводить опыты в полном
вакууме.
В то время существовали две концепции. С одной сторо-
ны были пленисты, к которым принадлежали французские
ученые; они вслед за Декартом считали, что пустоты не суще-
ствует. С другой стороны были английские ученые, которые
разделяли теории Бэкона и полагали, что существование абсо-
лютной пустоты возможно.
26
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
ОПЫТ ТОРРИЧЕЛЛИ
Итальянский физик и математик
Эванджелиста Торричелли, ученик
Галилея, впервые точно измерил
атмосферное давление. Для это-
го он взял тонкую длинную сте-
клянную трубку, запаянную с од-
ного конца, наполнил ее ртутью
и опустил отверстием вниз в со-
суд, также заполненный ртутью.
К своему огромному удивлению,
Торричелли увидел, что ртуть вы-
ливалась в сосуд лишь частично,
как бы глубоко ни опускали в него
трубку. Из этого он заключил, что
вес ртути уравновешивался ве-
сом воздуха, равномерно распре-
деленного по поверхности ртути
в сосуде. Если давление воздуха
равно давлению ртути, легко до-
казать, что оно прямо пропорцио-
нально высоте столбика ртути.
Измеряя эту высоту, Торричелли
получил 76 сантиметров, и с того
момента это значение считается
«нормальным» давлением воздуха
в атмосфере. Опыт, осуществлен-
ный в 1643 году, ознаменовал
открытие атмосферного давления
и основного принципа барометра.
Гравюра из произведений Камиля
Фламмариона 1923 года, изображающая
опыт Торричелли.
Блез Паскаль (1623-1662) доказал, что высота ртутного
столба в опыте Торричелли менялась в зависимости от высо-
ты, на которой проводился опыт. Для этого он воспроизвел
эксперимент на высоте Пуи-де-Дом — измерения показали,
что ртутный столб был ниже первоначальных значений. Это
явление было связано с уменьшением атмосферного давления,
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
27
МАГДЕБУРГСКИЕ ПОЛУШАРИЯ
Немецкий ученый и изобретатель Отто фон Герике (1602-1686) осуще-
ствил первые важные исследования, предметом которых было атмосфер-
ное давление и пустота. В 1654 году он выполнил свой известный любо-
пытный опыт — так называемый опыт с магдебургскими полушариями
по названию одноименного немецкого города, где Герике родился и был
бургомистром с 1646 по 1676 год. Для проведения опыта Герике изгото-
вил два больших медных полушария диаметром больше 35 сантиметров,
которые он герметично соединил, чтобы внутрь не мог попасть воздух.
Через отверстие, которым было снабжено одно из полушарий, ученый от-
качал весь воздух, находившийся внутри, создав, таким образом, вакуум.
Теперь атмосферное давление действовало на внешнюю поверхность и ни-
какая сила не уравновешивала его изнутри полушария. Учитывая размер
получившегося шара — его вместимость составила около 500 литров —
сила атмосферного давления могла смять полушария, поэтому они были
сделаны из довольно прочного материала. Чтобы показать эту силу, Герике
привязал к каждому из полушарий по упряжке из восьми лошадей. Усилия
всех 16 лошадей не смогли разъединить полушария. Тогда Герике открыл
клапан, полушария снова заполнил воздух, то есть атмосферное давле-
ние теперь присутствовало не только снаружи, но и изнутри полушарий,
и те без труда разъединились. Герике со всем тщанием подошел к демон-
страции этого эффектного опыта и пригласил на нее большое количество
зрителей, а присутствовавшие влиятельные лица придали событию статус
серьезного научного действа. Опыт с магдебургскими полушариями стал
невероятно популярным, о чем свидетельствует большое количество гра-
вюр того времени, изображающих эксперимент.
Гравюра, изображающая опыт с Магдебургскими полушариями.
28
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
а не с боязнью пустоты — Бойль художественно отразил это
в своих записях. Он решил не обращать внимания на метафи-
зические споры о пустоте и сконцентрироваться на упруго-
сти и разрежении воздуха. В вакуумной камере ученый хотел
не только создать пустоту для изучения свободного падения
тяжелых тел, но и рассчитывал таким образом исследовать фи-
зические и химические свойства воздуха.
В 1652 году Бойль хотел поселиться в Ирландии, где рас-
полагались его владения, но в этой стране царило неприятие
новой науки, и он в итоге отказался от идеи оборудовать здесь
свои лаборатории.
Через два года Бойль переехал в Лондон и снял несколько
комнат у аптекаря Университетского колледжа Оксфорда. Там
он осуществил свой самый знаменитый эксперимент с воздуш-
ным насосом (или вакуумной камерой). В распоряжении уче-
ного был только насос, созданный Отто фон Герике, но он мало
подходил для работы в лаборатории, поскольку был слишком
большим, и для создания пустоты требовалась помощь двух че-
ловек. К счастью, ассистент Бойля Роберт Гук смог сконструи-
ровать компактный воздушный насос, удовлетворявший всем
требованиям.
ВОЗДУШНЫЙ НАСОС
Сконструировать вакуумную камеру, необходимую Бойлю,
было действительно непросто. В то время в Лондоне существо-
вали компании, извлекавшие при помощи насосов жидкости,
однако занимались они главным образом осушением болот.
Для реализации своей идеи Бойль обратился сначала к ним,
но результаты не оправдали его ожиданий.
Гук сконструировал стеклянный сосуд, в котором можно
было создать вакуум. Это была сфера диаметром 15 сантиме-
тров, которую Гук назвал приемником; ее верхняя часть была
снабжена большой крышкой из латуни, через которую и осу-
ществлялся доступ. В центре крышки находилась конусо-
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
29
образная заглушка, смазанная маслом, чтобы ее можно было
крутить, не повредив герметичные печати, к заглушке была
прикреплена нить, на которой подвешивались устройства, ис-
пользуемые в опыте. Такая конструкция позволяла видеть, что
происходит внутри стеклянной сферы, и иметь доступ к ее со-
держимому. Вакуум был создан вручную с помощью латунного
поршня, находившегося во внутренней части; при опускании
поршня из сосуда выдавливался воздух.
Первые камеры, созданные Гуком, не были герметичными,
и вакуум в них сохранялся всего несколько минут. Но посте-
пенно, используя разные материалы, Гук смог создать необхо-
димый Бойлю вакуумный насос. Поскольку аппарат Гука под-
ходил для работы в лаборатории, он стал образцом при созда-
нии других насосов на континенте, несмотря на то что это было
дорогое и сложное устройство.
Таким образом, в 1660-х годах вакуумный насос был ро-
скошным оборудованием, которое могли себе позволить лишь
немногие ученые. Похоже, в то время существовало всего
четыре подобных устройства: первое — сконструированное
Гуком в Оксфорде и принадлежащее Бойлю; второе — пере-
данное Бойлем Королевскому обществу в 1661 году; третье
находилось в Париже и принадлежало Монморам; четвертое
было в Гааге. Это последнее было сконструировано голландцем
Христианом Гюйгенсом (1629-1695), который почти целиком
скопировал модель Гука. Также Гюйгенс воспроизвел приспо-
собления этого британского ученого для расчета скорости па-
дения тяжелых тел и изменения давления на разной глубине
под уровнем моря.
ГОРЕНИЕ
Одним из самых интересных опытов, поставленных в вакуум-
ной камере, был опыт по изучению горения различных матери-
алов. Ученые сжигали свечи, дерево и уголь и наблюдали, что
происходит с ними после затухания. По траектории дыма, под-
нимавшего по внутренней стенке сосуда, они поняли, что, не-
30
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
ПАДЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ ТЕЛ
Согласно Галилею, свободное падение
тел — то есть когда на них действует
только сила тяготения — происходит
с постоянным ускорением. Если имею-
щие одинаковую массу воздушный шар
и свинец во время свободного падения
проходят одно расстояние за разное
время, это связано исключительно
с силами трения. Для подтверждения
своей теории Галилей осуществил
множество опытов. Для измерения
времени падения он использовал раз-
ные способы, от маятника до подсчета
количества ударов собственного серд-
ца. Удивительно, но лучшие результаты
он получил с помощью игры на лютне:
ученый замечал, какой была последняя
нота, когда тело касалось земли, и та-
ким образом рассчитывал все время
падения. Его теории были оспорены
Декартом, который полагал, например,
Портрет Галилея, выполненный
фламандским художником Юстусом
Сустермансом в 1636 году.
что тела неспособны развивать какую-либо скорость в пустоте. В то вре-
мя идеи Декарта можно было отрицать только с помощью метафизики,
но Бойль решил сделать это, осуществив опыты, заключающиеся в изуче-
нии падения тяжелых тел при полном отсутствии трения, что было воз-
можно, только если наблюдать это падение в вакууме.
смотря на все их усилия, в вакуумной камере все же оставался
воздух.
Поместив зажженную свечу внутрь камеры, Гук открыл,
что время ее затухания зависит от давления воздуха, содер-
жавшегося в сосуде. Из этого факта он сделал три вывода. Во-
первых, свойства воздуха напрямую связаны с процессом горе-
ния свечи.
Во-вторых, ученый понял, что объем воздуха можно ме-
нять, что открывало дорогу к расчету отношения между давле-
нием газа и его объемом.
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
31
В-третьих, воздух можно не только сжимать, но и расши-
рять, чтобы заполнить сосуд. Эти результаты позволили уста-
новить отношение между объемом и давлением газа при посто-
янной температуре. Это отношение выражается формулой:
PV=Cte.
Роберт Бойль опубликовал эти результаты в 1662 году
в работе под названием A defence of the doctrine, в которой ут-
верждал, что «давление и расширение пропорциональны друг
другу». Это был еще не закон, а итоговый результат множества
опытов. Закон был сформулирован французским физиком
и ботаником Эдмом Мариоттом (1620-1684) в работе «О при-
роде воздуха», опубликованной в 1679 году. Это объясняет, по-
чему в Англии его называют законом Бойля, а во Франции —
законом Бойля — Мариотта. Однако многие историки науки
полагают, что справедливее всего было бы назвать этот закон
законом Бойля — Гука.
Гук пытался понять, могут ли некоторые материалы гореть
в отсутствие воздуха, и эти исследования привели его к резуль-
тату, имевшему важные последствия для военной промышлен-
ности того времени. Уже был известен порох и его способность
к расширению, но этой способностью никак не могли восполь-
зоваться, помещая порох в закрытые емкости, поскольку ме-
ханизмы поджигания, даже самые искусные, работали только
при наличии воздуха.
Всем было известно, что лупа собирает солнечные лучи,
и с ее помощью можно поджечь солому. Этим же способом
поджигали порох в цилиндре, направляя луч света при помо-
щи линзы в отверстие трубы. Однако система имела два боль-
ших недостатка: во-первых, для поджога требовалось время,
а во-вторых (и это гораздо хуже), способ работал только в сол-
нечную погоду, то есть для Англии был практически неприме-
ним.
Томас Уиллис, у которого Гук работал до сотрудничества
с Бойлем, открыл золотой фульминат — вещество, которое
могло взрывать порох с помощью удара, то есть без огня.
32
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
ВВЕРХУ СЛЕВА:
Портрет
Роберта Гука,
выполненный
по описаниям
его коллег, Обри
и Уаллера.
Работа Риты
Греер, 2004 год.
ВВЕРХУ СПРАВА:
Схема
воздушного
насоса Бойля.
ВНИЗУ:
В1658 году Гук
помогал Бойлю
в опытах, вместе
они сконструиро-
вали воздушный
насос.
На картине
изображен Гук
около
воздушного
насоса, Бойль
наблюдает
за работой.
Работа Риты
Г peep, 2007 год.
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
33
Гук попросил Уиллиса предоставить ему образцы золо-
того фульмината. Он сконструировал устройство, с помощью
которого смог вытолкнуть фульминат в вакуумную каме-
ру — это был самый настоящий ударно-спусковой механизм
огнестрельного оружия. Фульминат взорвался. Гук смог до-
казать, что некоторые вещества могут гореть в отсутствие воз-
духа. Между делом он высказал идею использовать патроны
для огнестрельного оружия, и эта практика распространилась
в XVII веке.
Из своих наблюдений Гук сделал вывод, что, возможно,
воздух представляет собой соединение двух разных веществ —
«азотистого» воздуха и «инертного» воздуха. Первый отвечает
за горение. Ученый предположил, что свечу не удается зажечь
в вакуумной камере, поскольку в ней отсутствует азотистая
часть воздуха. Зато фульминат можно зажечь от удара без воз-
духа, поскольку он сам содержит необходимый для горения
азот.
Интерес Гука к горению привел его к изучению обычно-
го пламени свечи. Для этого ученый сконструировал простое
устройство из тонких пластин белой слюды, которые с помо-
щью солнечного света проецировали пламя на стену для изу-
чения различных его участков. Гук заметил отсутствие света
внутри пламени, горение происходило только по краям.
Он частично опубликовал эти результаты несколькими го-
дами позже, в 1665 году в «Микрографии» («Наблюдение 16.
Об угле»), а затем в 1677 году в «Кутлеровскихлекциях», в ста-
тье под названием «Описание некоторых механических улучше-
ний ламп и гидростатистических весов».
ДЫХАНИЕ
Опыты, осуществленные с помощью вакуумного насоса, ясно
показывали, что пламя свечи быстрее гаснет в сосуде без возду-
ха, нежели в среде, содержащей воздух. Это наблюдение стало
отправной точкой изучения процесса горения. Гук располагал
34
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
небходимыми инструментами, умом и любопытством, которые
позволили ему осуществить исследования.
Искусства жизни долгое время были пленниками механиков
в их темных мастерских, где сдерживалось развитие этих
искусств, по незнанию или же специально.
Роберт Гук
В то время велось много споров о возможной связи кро-
вообращения и дыхания. Испанский ученый Мигель Сервет
(1511-1553) первым открыл малый круг кровообращения; он
написал об этом в книге Christianismi restitutio, которая пред-
ставляла собой скорее теологическое, а не научное произведе-
ние, из-за чего автор очень быстро стал считаться еретиком.
Все произведения Сервета были сожжены, уцелело всего три
экземпляра, благодаря которым мы и знаем о его работе.
Во многих случаях от тиража произведений, преданных
сожжению, оставалось несколько экземпляров, и это свиде-
тельствует не о небрежности инквизиторов, а о том, что инфор-
мация сохранялась в лоне самой Церкви — как доказательство
присутствия демона, подтачивающего умы интеллектуалов.
В результате библиотека Ватикана стала крупнейшим
центром научной информации в мире. Однако с уничтожени-
ем произведений Сервета были утрачены и его озарения. От-
крытие того, что сердце является насосом, благодаря которому
кровь циркулирует по всему телу через чрезвычайно сложную
систему труб, в которой существует, главным образом, два вида
каналов — вены и артерии, приписывалось английскому меди-
ку Уильяму Гарвею (1578-1657).
Было замечено, что артериальная кровь имеет более насы-
щенный цвет по сравнению с темной и более густой венозной
кровью. Роберт Гук установил связь между этим фактом и про-
цессом горения, происходящим в присутствии азотистого воз-
духа, того же самого, который участвует в процессе горения зо-
лотого фульмината. Он поместил образцы каждого типа крови
внутрь воздушного насоса и смог доказать, что цвет жидкости
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
35
менялся в зависимости от наличия воздуха, а вот когда в насосе
создавался вакуум, этого изменения не происходило.
Его результаты были позднееопубликованы Джоном Майоу
(1643-1679), описавшим процесс легочного дыхания. Майоу
утверждал, что азотистый компонент воздуха вступал в реак-
цию с кровью и отвечал за сокращение мышц. Эта работа сы-
грала значительную роль в отходе от теории, согласно которой
сердце регулировало тепло в кровяном потоке, а не было про-
стым механическим насосом, как это будет доказано позднее.
Документы подтверждают, что Майоу работал вместе с Гу-
ком в лаборатории Бойля. Он опубликовал в 1674 году работу,
в которой представлял полученные результаты и прямо при-
знавал вклад Гука.
ВЫСОТНАЯ БОЛЕЗНЬ
Упомянем о некоторых экспериментах, тесно связанных с ва-
куумной камерой, которые были поставлены, когда Гук уже
стал самостоятельным ученым. Главным был опыт, проведен-
ный Гуком в 1670-е годы для установления отношения, суще-
ствующего между дыханием и атмосферным давлением.
Несколькими годами ранее Гук установил, что время, в те-
чение которого животное (для эксперимента он использовал
птиц) могло дышать в ограниченном пространстве, пропорцио-
нально содержавшемуся в нем объему воздуха. Он постро-
ил контейнер, в котором мог поместиться человек, и извлек
из него воздух с помощью воздушного насоса. Поскольку уче-
ный не мог точно знать, что чувствовали птицы во время его
экспериментов, он решил поставить опыт над самим собой.
Гук заметил изменения, происходившие с ним по мере
уменьшения содержания воздуха внутри контейнера, и время,
через которое эти изменения начали происходить. На самом
деле он осуществил опыт с тем, что мы сегодня называем вы-
сотной болезнью: Гук почувствовал типичные ее симптомы —
боль в ушах с последующей потерей слуха.
36
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
Он быстро забросил эти опыты по очевидным причинам:
слабое здоровье, частые головные боли и проблемы с дыхани-
ем не позволяли Гуку долго находиться в помещении с пони-
женным давлением. Полученные им результаты много значили
для понимания роли кислорода в процессах горения, но, тем
не менее, необъяснимым образом они были преданы забвению.
Слишком рискованно утверждать, что Гук проложил доро-
гу к открытию кислорода, однако он расширил границы четы-
рех стихий — воздуха, огня, воды и земли, — которые на протя-
жении веков определяли видение мира. Что еще более важно,
ученый пришел к этому путем опытов, а не философских раз-
мышлений.
АЗОТИСТЫЙ ВОЗДУХ, ФЛОГИСТОН И КИСЛОРОД
Порох состоит из угля, серы и нитрата калия — соли, которая
тогда называлась селитрой. Опыты в вакуумной камере показа-
ли, что без воздуха смесь первых двух компонентов не горела,
но при добавлении третьего ингредиента могла гореть. Бойль
и Гук заключили из этого, что воздух содержит необходимое
для горения вещество, которое они назвали азотистым возду-
хом. Сами того не зная, они открыли кислород.
В своем труде «Микрография» Гук излагает теорию горе-
ния, которая очень близка к верной теории, позволившей впо-
следствии открыть кислород. Ученый объясняет, что воздух
содержит две составляющие — азотистую часть, участвующую
в горении, и фиксированную, инертную составляющую, кото-
рая смешивается с пеплом и остатками не полностью сгорев-
ших веществ.
Гук указал правильный путь к открытию, однако вмеша-
лась теория флогистона, доминировавшая в научном мире еще
больше века. Считалось, что флогистон — вещество, благодаря
которому тело способно гореть. Вещество, содержащее флоги-
стон, являлось горючим. Согласно этой теории горение пре-
кращалось, когда исчезал флогистон. Эта теория возникла как
простая гипотеза, но продержалась более 100 лет.
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
37
В 1772 году шведский аптекарь Карл Вильгельм Шееле
(1742-1786) открыл таинственный газ, который горел, испу-
ская яркий синий свет, и обладал удивительными свойствами.
Пламя свечей в его присутствии становилось ярче; газ не был
ядовитым, наоборот, люди, дышавшие им некоторое время,
утверждали, что их легкие словно расширялись. Этот газ был
даже способен оживлять животных, которые почти умирали
от удушья.
Француз Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794), которого
считают отцом современной химии, назвал это вещество кис-
лородом. Наконец был открыт элемент, отвечающий за горе-
ние. Так, спустя век после наблюдений Гука азотистый воздух
получил название.
38
СКРОМНЫЙ АССИСТЕНТ
ГЛАВА 2
«Микрография»: начало
наблюдений за невидимым
Вдохновленные философией Бэкона,
английские и шотландские ученые создали
общество, которое назвали Незримой Коллегией —
из нее впоследствии было образовано Лондонское
королевское общество. Их основополагающие принципы
определяли методологию новой науки, парадигму
философской мысли XVII века, одним из главных
представителей которой был Гук. Ученый
опубликовал свое произведение «Микрография»
под эгидой Королевского общества.

Английский философ, политик, адвокат и писатель Фрэнсис
Бэкон (1561-1626) является основоположником эмпиризма.
Это один из основателей современной мысли, один из глав-
ных представителей дедуктивного метода, ставшего предметом
произведения Бэкона Novum organum. Мыслитель заложил
основы экспериментального подхода к изучению природы,
концентрируясь не столько на методологии, сколько на миро-
воззрении наблюдателя. Бэкон также высказывался за изна-
чальный скептицизм, освобождающий ум от любой заданной
идеи и позволяющий воспринимать окружающую реальность
посредством того, что он называл чувственным опытом. На-
блюдатель должен обладать способностью собирать опытные
данные и выводить из них теорию. Теория станет еще проч-
нее, если будет подкреплена опытом, осуществленным с со-
блюдением двух главных условий: во-первых, опыт должен
быть воспроизводим в другом месте и другим наблюдателем,
а во-вторых — справедливость опыта сегодня не означает его
неопровержимости в будущем.
Бэкон полагал, что появлению новых идей мешают четыре
препятствия, которые он называл идолами, или призраками:
призраки рода, пещеры, площади и театра. Первый призрак
представляет собой все предубеждения, свойственные челове-
ческому роду, тогда как второй возводится каждым индивидуу-
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
41
мом и связан с особенностями его восприятия, то есть с его вос-
питанием, привычками и обычаями. Призрак площади отсыла-
ет к условностям языка, призрак театра определяется набором
ложных представлений.
Бэкон предложил теорию, которую сам называл теорией
трех таблиц. Она очень хорошо описывает, в чем заключается
ФРЭНСИС БЭКОН
Сэр Фрэнсис Бэкон родился 22 января
1561 года в Стрэнде, в Англии. Он про-
исходил из аристократической семьи,
приближенной к влиятельным кругам
двора Елизаветы I. До 13 лет учился
у домашних учителей, а затем посту-
пил в Тринити-колледж Кембриджа.
Там Бэкон учился до 16 лет. Некоторое
время он занимался юриспруденцией,
а затем был отправлен вместе со стар-
шим братом в Париж в составе дипло-
матической миссии. Таким образом,
Бэкон получил необходимые знания
для политической и дипломатической
деятельности, которая позднее ста-
нет главным источником его доходов.
В 1579 году он вернулся в Англию;
в 1613 году был назначен генераль-
ным прокурором при дворе Якова I,
а через пять лет — канцлером. Бла-
годаря этой деятельности он зарабо-
тал значительное состояние, которое
позволило ученому уйти в отставку
и посвятить себя науке. Бэкон первым ввел в научный метод логику. Его
главные труды — Novum organum (1620), который можно считать осново-
полагающим произведением для новых эмпирических учений, и «Новая
Атлантида* (1626) — утопия, в которой Бэкон описал общество, состоящее
из ученых. В XIX веке появилась любопытная теория, согласно которой
произведения Шекспира на самом деле принадлежат Фрэнсису Бэкону.
Мыслитель умер от воспаления легких в 1626 году.
Портрет Фрэнсиса Бэкона,
выполненный Джоном Вандербанком
в 1731 году по оригинальному
портрету, написанному около
1618 года неизвестным художником.
42
•МИКРОГРАФИЯ.: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
НОВАЯ АТЛАНТИДА
«Новая Атлантида» (New Atlantis)
Фрэнсиса Бэкона была опубликована
на латыни в 1626 году. Очень трудно
точно определить жанр этого произ-
ведения: в наши дни он считался бы,
скорее, приключенческим романом.
Сюжет его такое: 50 человек плывут
на корабле, который терпит корабле-
крушение. Пассажиры оказываются
на острове Бенсалем, где они осно-
вывают идеальное прекрасно орга-
низованное общество по заранее
установленным правилам. Таким
образом, это не только детективный,
но и утопический роман. Бэкона ин-
тересовал не столько социальный
аспект утопии, сколько ее научный ха-
рактер. Экономическая и социальная
система острова построена вокруг
того, что мы сегодня можем назвать
центром управления знанием и его
производства. Научная информация
усваивается в среде, поощряющей
взаимодействие. Источники отлича-
ются: с одной стороны, это книги, дан-
ные из которых классифицируются
NEW
ATLANTIS.
A VVorke vnfinished.
Written by the Right Honourable, Francis
Lor J 'VeruLtm, fifiwnt 5*. Albtn.
Обложка издания 'Новой Атлантиды»
1628 года.
и рассылаются в разные отделы в зависимости от предмета исследований
каждого из них. С другой стороны, существуют внешние источники инфор-
мации, с которыми обращаются подобным же образом. Бэкон описывает
то, что можно назвать познавательным путешествием: жители Бенсалема
«отправляются в чужие земли, выдавая себя за представителей других
наций (ибо существование нашей страны мы храним в тайне), и приво-
зят нам книги, материалы и описания опытов из всех стран. Их называем
мы торговцами светом*. В каждом исследовательском центре проводят
наблюдения и осуществляют новые опыты, следуя точным правилам. Эти
правила должны соблюдаться всеми, жителей готовят к работе, как членов
секты. В этом произведении Бэкон продемонстрировал значительный дар
предвидения, описав такие изобретения, как подводная лодка, самолет,
громкоговоритель или искусственное выращивание растений. Но самым
удивительным его предсказанием была мысль о том, что знание может
стать разменной монетой.
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
43
научный метод. Например, при рассмотрении такого явления,
как теплота, первая таблица будет посвящена изучению обсто-
ятельств, в которых появляется это явление (например, при
наличии солнечных лучей); во второй таблице анализируются
обстоятельства, при которых тепло не проявляется (например,
при свете Луны); наконец, в третьей таблице собираются слу-
чаи, когда тепло присутствует в различной степени.
В первой половине XVII века в Англии и Шотландии воз-
никла и утвердилась масонская ложа. Масоны интересовались
в основном экспериментальными науками, которым оказывали
поддержку. Мы можем утверждать, что появление масонства,
учреждение Королевского общества и влияние идей Фрэнсиса
Бэкона тесно связаны. Именно благодаря этим трем явлениям
стала возможна научная революция XVII века.
NULLIUS IN VERBA
Уже в 1650-е годы в среде английских ученых кипела бурная
деятельность, и они испытывали необходимость объединяться
в независимые группы. В год, когда Бойль обосновался в Окс-
форде, ученые образовали Экспериментальный клуб Оксфор-
да. В него входили математик Сет Уард, архитектор и астроном
Кристофер Рен, доктор Томас Уиллис, философ Джон Локк
и сам Роберт Бойль.
С 1640 года ядро группы находилось в Грешем-колледже —
частном учреждении, основанном сэром Джоном Грешемом,
торговцем, осознававшим выгоды, которые могли принести
ему научные открытия, особенно в том, что касалось морской
торговли. Его внук сэр Томас Грешем был хранителем англий-
ской масонской ложи. У Экспериментального клуба Оксфорда
была единственная цель: получать научные знания опытным
путем. Члены клуба обязывались соблюдать следующее усло-
вие: во время собраний они должны были оставлять за стенами
места собраний все религиозные, философские или политиче-
ские убеждения. Этих тем было запрещено касаться во время
44
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
заседаний, ибо девизом клуба была работа с чистого листа, без
предвзятости. Так началось то, что Роберт Бойль назвал Не-
зримой Коллегией, в работе которой Гук участвовал с самого
начала ее деятельности.
Незримая Коллегия представляла собой то, что мы сегод-
ня назвали бы социальной сетью с очень странной системой
коммуникации: члены коллегии писали заметки на полях книг.
Они собирались один раз в неделю в таверне или Грешем-кол-
ледже. Во время одного из таких неофициальных заседаний
ученые решили создать общество в целях развития знания,
связанного с экспериментальной физикой и математикой.
Днем еженедельных заседаний была назначена среда. Члены
должны были платить каждую неделю взнос, равный одному
шиллингу, а также вступительный взнос, равный двум шил-
лингам, поскольку для проведения опытов требовались деньги.
Затем они решили узаконить деятельность общества и написа-
ли его устав, который представили королю. Тот утвердил устав,
и 15 июля 1662 года Королевское общество было учреждено
официально.
Существует новый видимый мир, который уже был открыт.
Роберт Гук
Новое общество выбрало своим девизом слова Nullius in
verba («Никому не верь на слово»), повторив, таким образом, ут-
верждение о том, что каждое открытие должно основываться
только на экспериментальных доказательствах, а не на автори-
тете или чем-нибудь еще.
Двенадцатью членами-основателями Королевского обще-
ства были: Джон Уилкинс, Уильям Браункер, Роберт Бойль,
Александр Брюс, сэр Роберт Морэй, сэр Поль Нейль, Джона-
тан Годдард, Уильям Петти, Уильям Болл, Лоуренс Рук, Кри-
стофер Рен и Абрахам Хилл. По крайней мере пятеро из них
были масонами.
Президентом был избран Уильям Браункер; секретаря-
ми — Джон Уилкинс и Генри Ольденбург. Было решено также
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
45
ПЕРВАЯ ПУБЛИКАЦИЯ КОРОЛЕВСКОГО ОБЩЕСТВА
Фронтиспис первого издания The History of
the Royal Society of London, Национальная
портретная галерея Лондона.
The History of the Royal Society of
London можно считать первой
официальной книгой, свидетель-
ствующей об основании и нача-
ле деятельности Королевского
общества. Она была написана
Джоном Уилкинсом и представ-
лена учреждению 10 октября
1667 года. Большой интерес вы-
зывает гравюра на фронтисписе
первого издания, выполненная
Томасом Спратом по рисункам
Джона Эвелина. На ней изобра-
жены помещение с тремя арками
на заднем плане и бюст Карла II,
около которого сидят два челове-
ка. Третий человек — стоящий —
является служебным персона-
жем, что было обычно для того
времени: он держит лавровый ве-
нок над головой статуи монарха.
Разные предметы, включая часы,
о которых мы поговорим в сле-
дующей главе, свидетельствуют
о том, что автор изображал уч-
реждение в масонских декорациях: мы видим пол, замощенный в виде
шахматной доски, висящие на стенах циркули. Слева от бюста короля
сидит Уильям Браункер, в то время президент Королевского общества.
Справа изображен философ Фрэнсис Бэкон. Присутствие Бэкона на этой
гравюре имеет особое значение: скорее всего, речь идет не просто о дани
уважения.
назначить curator — ответственного за опыты, — работа кото-
рого заключалась в еженедельном представлении некоторых
опытов, осуществленных членами общества. Эта ответствен-
ная работа была доверена Гуку 5 ноября 1662 года. Взамен он
получал небольшое жалование и право проживания в Грешем-
колледже.
46
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
Королевское общество придавало первостепенное значе-
ние опытам и публикациям, которые открывали миру его де-
ятельность. Первая публикация, Sylva, or a Discourse of Forest
Trees («Сильва, или Трактат о деревьях в лесу»), написанная
Джоном Эвелином (1620-1706), появилась в 1664 году. Следу-
ющим было произведение Гука, который в 1665 году опублико-
вал под эгидой Королевского общества свою главную работу —
«Микрография».
«МИКРОГРАФИЯ»
«Самая искусная книга из всех, которые я когда-либо читал» —
такие слова произнес знаменитый английский мемуарист
Самюэль Пипс (1633-1703), верный летописец эпохи, пере-
вернув в два часа ночи последнюю страницу «Микрографии».
Книга настолько впечатлила Пипса, что он, прочитав ее зал-
пом, приобрел множество научных инструментов и стал одним
из самых рьяных защитников новой науки. В 1665 году он стал
членом Королевского общества, а в 1684 году был избран его
президентом. Эта достоверная история свидетельствует о том,
насколько книга Гука восхитила современников и последую-
щие поколения. Более того, можно утверждать, что она такой
осталась и сегодня. «Микрография» небезосновательно счита-
ется одним из научных шедевров XVII века.
По многим причинам можно сказать, что книга была од-
ним из первых примеров популяризации науки. Гук использо-
вал повествовательный стиль, чтобы сделать книгу доступной
любому читателю, даже не обладающему необходимой подго-
товкой. Однако в наши дни «Микрография» может показать-
ся сложной, поскольку Гук использовал насыщенный англий-
ский слог того времени. Во втором издании книги, вышедшем
в 1745 году, стиль изменился — текст был переписан более до-
ступным и современным языком. Это переиздание, названное
Micrographia restaurata, состоялось потому, что от первого ти-
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
47
ража спустя всего 40 лет после смерти Гука оставалось лишь
несколько экземпляров.
«Микрография» была одной из первых книг, где текст со-
провождался подробными иллюстрациями, имевшими огром-
ную познавательную ценность. Всего книга содержала 60 ил-
люстраций, многие из них были гравюрами, выполненными
художником, прекрасно владевшим техникой рисунка. В «Ми-
крографии» был использован оригинальный способ изложе-
ния информации, который затем начали использовать авторы
и других научных трудов.
Огромное преимущество человечества над другими
созданиями в том, что мы можем не только созерцать
творения природы [...], но также размышлять над ними,
сравнивать их, разрушать их, дополнять и улучшать их
в различных целях.
Роберт Гук
Если Гук хотел заинтересовать или даже впечатлить чле-
нов Королевского общества, то микроскоп стал прекрасным
инструментом для этих целей. Он действовал, как волшеб-
ный пузырек Алисы в Стране Чудес: прибор позволял умень-
шать часть окружающего мира и наблюдать то, к чему прежде
ни у кого не было доступа. Таким образом, Гук превратился в на-
учного журналиста, репортера. Фотоаппарата у него не было,
но он использовал вместо него свой врожденный талант к жи-
вописи. Гук включил в «Микрографию» иллюстрации, которые
входят в число лучших рисунков, когда-либо сделанных по ре-
зультатам наблюдения за природой под микроскопом.
Нетрудно представить, какое впечатление производили
изображения блохи на волосе (иллюстрация XXXV) или насе-
комого, кажущегося слоном. Они потрясали воображение чи-
тателей, словно кошмарное видение, — особенно тех, кто осо-
знавал, что это удивительное создание — не плод больного ума,
48
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
Scbcrn n
ХЮС1Г
СЛЕВА:
Гук увидел, что
пробка и другие
растительные
материалы
состоят
из маленьких
пустот,
разделенных
перегородками,
которые он назвал
клетками. Рисунок
из ^Микро-
графии».
СПРАВА:
Благодаря
изучению
микроскопических
ископаемых Гук
стал одним
из предшествен-
ников теории
эволюции видов.
На рисунке
представлены
аммониты,
изображенные
Гуком в книге
Lectures and
discourses of
earthquakes and
subterraneous
eruptions («Лекции
и выступления
о землетрясениях
и подземных
извержениях»),
опубликованной
после его смерти,
в 1705 году.
ВНИЗУ:
Изображение
блохи,
опубликованное
в «Микрографии».
«МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
49
а насекомое, которое, возможно, в этот самый момент гуляет
по его голове.
КНИГА НА ЗАКАЗ
Гук написал «Микрографию» на заказ, когда ему было всего
28 лет. Члены Королевского общества хотели сделать королю
Карлу II подарок, связанный с наукой, который произвел бы
на него впечатление и способствовал бы хорошим отношени-
ям между королевской семьей и научным учреждением. Кро-
ме того, этот подарок должен был частично оправдать расходы
Королевского общества, что было довольно трудной задачей
в годы, когда социум не понимал важности научных проектов.
Сначала очаровать короля было доверено Кристоферу
Рену, который наблюдал за насекомыми с помощью незамыс-
ловатого микроскопа, а затем зарисовывал увиденное. Однако
Рен отказался, сославшись на свою занятость другими иссле-
дованиями, не связанными с областью натурфилософии.
Гук занимался наблюдениями с помощью микроскопа
с 1656 года. В течение семи лет он представлял результаты на-
блюдений в качестве куратора опытов на еженедельных собра-
ниях Королевского общества, поэтому большинство его членов
имели представление о работе Роберта. У научного учрежде-
ния не было другого выбора, кроме как доверить изготовление
подарка для короля молодому ученому. Было решено, однако,
что перед публикацией труд прочитает специалист. Это реше-
ние стало достаточно унизительным для Гука, однако ситуации
такого рода часто повторялись на протяжении всей его жизни,
так что он привык к подобному обращению. Работу Гука дол-
жен был оценить сэр Уильям Браункер (1620-1684), в то вре-
мя президент Королевского общества. Браункера текст удивил,
и он оказался в очень деликатной ситуации: работа была но-
ваторской для своего времени, кроме того, описанные наблю-
дения могли стать отправной точкой для новых исследований.
В конце концов Браункер разрешил публикацию при условии,
что Гук четко укажет, что изложенные в книге мысли не раз-
50
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
работаны всем Королевским обществом, а являются его соб-
ственными идеями.
Главной темой произведения Гука является микроскопи-
ческий мир, поэтому ученый выбрал в качестве названия ла-
тинское слово Micrographia («Микрография»), обозначающее
описание частей и свойств предмета, которые можно наблю-
дать исключительно под микроскопом. Однако в работе речь
идет не только о микроскопии, но и о других дисциплинах, та-
ких как астрономия или статистика. Эта была первая большая
публикация Гука под эгидой Королевского общества, и подоб-
ной возможностью он не мог пренебречь.
ГУК ВОЗВРАЩАЕТ МИКРОСКОП ИЗ ЗАБВЕНИЯ
Многие считают, что микроскоп изобрел именно Гук, но это
не так. Это сделал голландский ученый Захарий Янсен (1588—
1631) в 1590 году. Гук не был и первым ученым, осуществившим
микроскопические исследования, — это сделал итальянский
биолог и анатом Марчелло Мальпиги (1628-1694), основопо-
ложник гистологии. Мальпиги открыл капиллярную систему,
рассматривая легкие лягушки, это позволило ему дополнить
теорию кровообращения, предложенную Уильямом Гарвеем
в 1630 году. Зато Гук заставил вспомнить о микроскопе и, кро-
ме того, значительно его усовершенствовал.
Телескоп, лупа и микроскоп являются оптическими при-
борами, которые искусственно повышают чувствительность
нашей зрительной системы и позволяют увидеть детали окру-
жающего мира, которые обычным путем разглядеть невозмож-
но. С точки зрения истории научных опытов зрительная тру-
ба является старшей сестрой микроскопа, и не только потому,
что была изобретена раньше. С древних времен человечество
стремилось познать внешний мир, чтобы представить себе соб-
ственное окружение. Человек интересовался крошечным; он
разглядывал частицы пыли и маленьких насекомых невоору-
женным глазом. Он даже предположил, что вещество состоит
«МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
51
из атомов — невидимых элементов невероятно маленького раз-
мера. Но это были лишь философские размышления.
Сколь бы ни была огромна разница между растением
и животным, до настоящего момента я не смог найти
ни одного убедительного аргумента, который позволил бы мне
утверждать, что они принадлежат к системам абсолютно
разной природы.
Роберт Гук
В «Микрографии» Гук привлек внимание к окружающим
человека и незаметным для него живым существам, а также
к тому, что привычные для нас материалы обладают невероят-
ной структурой. Одним словом, Гук заявил, что микроскопиче-
ский мир столь же огромен, сколь и целая Вселенная.
При этом ученый был верен одной из основных целей
своих научных исследований: познавать природу с помощью
опытов. Он отстаивал первостепенную важность используе-
мых для этой цели инструментов, поэтому неудивительно, что
«Микрография» начинается с описания микроскопа, который
Гук применял для наблюдений.
СОСТАВНОЙ МИКРОСКОП
Легче всего увеличить изображение с помощью лупы, устроен-
ной по принципу простейшего микроскопа, в котором собира-
тельные линзы образуют одну оптическую систему. Первые со-
ставные микроскопы появились в начале XVII века; в отличие
от простых микроскопов, они сделаны из двух линз — окуляра
и объектива (см. рисунок на следующей странице). Чтобы со-
брать такой инструмент, достаточно иметь простую трубу —
даже картонную, какую и использовал Гук, — и две двояковы-
пуклые линзы. Более сложным был этап создания линз.
В предисловии к «Микрографии» Гук подробно описал ис-
пользуемый им микроскоп, а также изобразил его на первой
52
«МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
СЛЕВА:
Первая
иллюстрация
к «Микрографии*.
Гук изображает
элементы
микроскопа,
который он
использовал для
опытов, а также
приборы,
потребовавшиеся
ему для
сохранения
на рисунках
исходных
пропорций.
-МИКРОГРАФИЯ-: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
53
Схема
составного
микроскопа.
иллюстрации. Ученый рассказал, каким образом рисовал изо-
бражения в масштабе: он клал на стол масштабную линейку,
смотрел в окуляр и на выполняемый рисунок, стараясь соблю-
сти масштаб и исходные пропорции.
СТРУКТУРА МИКРОСКОПА
Книга Гука представляет его наблюдения, которые лежат в ос-
нове деления на главы. Темы в книге рассматриваются по прин-
ципу от простого к сложному.
Как мы уже писали, «Микрография» была первой опу-
бликованной книгой Гука под эгидой Королевского общества.
Автор воспользовался этой возможностью, чтобы представить
значительную часть своих научных открытий. Кроме того, он
снабдил текст оригинальной структурой, чтобы выполнить
поставленную перед ним задачу, а именно — пробудить инте-
рес читателя. Текст был разделен на три части, в соответствии
со сложностью рассматриваемых тем.
Первая часть посвящена собственно микроскопическим
наблюдениям. Они представлены в порядке возрастающей
сложности. Сначала речь идет о неодушевленных предметах,
затем — о кристаллических структурах и, наконец, о раститель-
ном и животном мире. Три заключительные группы наблюде-
54
•МИКРОГРАФИЯ-: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
ний не имеют ничего общего с предыдущими и представляют
собой приложение, посвященное астрономии.
Сохраняя единый стиль повествования, во второй части
Гук представляет научные теории, которые идут дальше просто-
го описания наблюдений. В соответствии с принципами новой
науки Гук стремится расширить возможности наших органов
чувств с помощью соответствующих приборов. Он объясняет,
как эти приборы сконструировать и правильно использовать.
Потом рассказывает о предметных опытах, во время которых
«подвергал природу пытке», по его собственному выражению.
Ученый проводил опыты для получения определенных данных,
не высказывая предварительного мнения, и лишь потом пы-
тался найти объяснение наблюдаемым явлениям. В этой вто-
рой части книги можно обнаружить некоторые предположения
и результаты научного характера, среди которых, например,
капиллярность, изучение горения или природы газов. Третья
часть является наиболее новаторской. Она представляет собой
то, что сегодня мы назвали бы системным взглядом на науку.
Высказанная Гуком идея сыграла большую роль не только в его
собственных исследованиях, но и в истории развития физики
вплоть до начала XX века: речь идет о теории эфира.
ТЕОРИЯ ЭФИРА ГУКА
Аристотель первым заявил о существовании эфира, который
он считал наиболее тонким веществом из всех, что можно
представить в пространстве, составляющем нашу реальность.
Это его свойство вытекало, возможно, из того факта, что эфир
должен был заполнять все пространство и, следовательно, про-
никать в самые тонкие слои веществ. Согласно представлени-
ям Аристотеля, все, что когда-либо существовало, существует
и будет существовать, представляет собой сочетание четырех
основополагающих элементов — воздуха, воды, огня и земли.
Если эфир является гораздо более тонким и неуловимым ве-
ществом, чем эти четыре элемента, значит, он должен обладать
собственной природой, а будучи источником всего сущего, он
«МИКРОГРАФИЯ-: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
55
должен в некотором смысле превосходить эти четыре элемен-
та. Так родилось понятие «квинтэссенции», или «пятого эле-
мента», как называли эфир в эпоху Античности.
Эфир позволил физикам наделить пространство средой,
через которую мог проходить свет и любое другое воздействие,
производимое на расстоянии, — такое как сила тяготения или
магнитное притяжение. С помощью эфира объяснялось также
происхождение этих сил и масс, между которыми они действо-
вали.
Гук был прямым наследником теорий эфира, защищае-
мых Декартом. Согласно этим теориям, эфир имеет структу-
ру, напоминающую водоворот, который, словно вращающаяся
спираль, производит целый ряд наблюдаемых физических яв-
лений. Однако Гук не соглашался с этой схемой и считал, что
структура эфира представляет собой вибрацию. Эта вибрация,
появляющаяся в разных точках пространства, вызывает сфе-
рические волны, которые распространяются со скоростью, об-
ратно пропорциональной квадрату расстояния от центра сфе-
ры. Гук считал, что речь шла не о расширении вещества, а о его
движении: частицы вещества не разъединяются, поскольку ве-
щество гармонично отзывается на колебания. Частицы одного
элемента могут притягиваться другим элементом в зависимо-
сти от частоты вибрации, которая может создавать притягива-
ющие колебания между массами.
Интересно заметить, что с помощью этой схемы Гуку уда-
лось ответить на вопросы, которые и сегодня являются очень
сложными, например на вопрос о силе тяготения. Эта же схема
помогла Гуку объяснить теорию упругости — свойства, кото-
рое он приписывал и газам. Частицы содержащегося в емкости
газа вибрируют с определенной частотой и скоростью. Когда
объем емкости уменьшается, частота увеличивается, и частицы
перемещаются быстрее в более маленьком пространстве, что,
в свою очередь, увеличивает давление газа. Таким образом, Гук
предвосхитил кинетическую теорию газов.
Если не держать в голове теорию эфира, «Микрография»
при чтении может показаться непоследовательной или даже
путаной, например в описании наблюдения VI в стеклянных
56
•МИКРОГРАФИЯ.: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
трубках, в котором автор применяет термин «сообразность»
для описания соединения частиц в соответствии с частотой их
вибрации:
«Все это покажется очень странным тому, кто считает, что тело
флюида является лишь телом, частицы которого находятся в рав-
номерном и случайном движении, и не принимает в расчет его
несообразность с другими телами. Таким образом, помимо его не-
сообразности с окружающей средой, мы должны также рассма-
тривать взаимную сообразность частей содержащегося флюида».
(«Микрография», Наблюдение VI.)
К сожалению, Гук не владел необходимым математиче-
ским аппаратом, чтобы обосновать свою теорию.
НАБЛЮДЕНИЯ
Начало наблюдения I «Об острие маленькой острой иголки»
представляет собой изложение взглядов и декларацию намере-
ний. Речь идет об изложении собственных взглядов, поскольку
Гук начинает разговор с читателем с происхождения всех ве-
щей. Для этого он использует математическое понятие точки,
утверждая, что точка является основой и началом всей геоме-
трии. Переходя затем к природе, ученый говорит о несостав-
ных телах. Гук предлагает исходить из простых вещей, чтобы
попытаться понять вещи сложные, и, таким образом, объявля-
ет о своем пути во всех наблюдениях книги. Далее Гук утверж-
дает, что «в невозможности определить и установить нашу соб-
ственную дорогу мы быстро потеряем путь, которым для нас
является природа, и потеряем самих себя».
Затем Гук показывает, что все иголки, произведенные чело-
веком, даже самые тонкие, имеют затупленное острие, он срав-
нивает их с гораздо более совершенными ворсом или жалом
некоторых насекомых. Однако ученый уточняет, что если бы
мы располагали аппаратом, способным увеличивать это изо-
«МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
57
бражение, мы бы снова разглядели несовершенство, что при-
водит к любопытному заключению: Гук утверждает, что «ко-
личество или расширение любого тела может быть делимым
до бесконечности, возможно, за исключением вещества». По-
хоже, что Гук ведет речь о расчлененной структуре, сохраняя
идею неделимости конечной структуры вещества, наблюдать
которую невозможно даже с помощью самых совершенных ин-
струментов.
Рассматривание под микроскопом напечатанной или
оставленной пером точки позволяет видеть, что она занимает
значительное пространство, внутри которого можно написать
целый текст. Гук предположил, что такой способ может быть
неплохим для передачи секретных сообщений. И действитель-
но, микроточка стала одним из самых распространенных ме-
тодов криптографии во время Второй мировой войны. Этот
способ заключается в том, чтобы благодаря фотографическим
техникам вписать целые абзацы в точки диаметром меньше
миллиметра. Разумеется, Гук ничего не знал о фотографиче-
ских техниках будущего, но, похоже, имел в виду определен-
ный способ записи:
«...кажется, я знаю один способ, хотя еще и не опробовал его, ко-
торый позволит легко и достаточно точно писать в ограниченном
пространстве».
В наблюдении II Гук переходит от острия иголки к лезвию
клинка. Он снова использует геометрическое подобие, чтобы
перейти от точки к прямой, и доказывает, что кажущееся иде-
ально прямым лезвие на самом деле является кривой линией.
Попутно он сообщает, что, возможно, жидкости состоят из ча-
стиц, похожих на песчинки. Это вовсе не беспричинное ут-
верждение, поскольку Гук заявляет о своем намерении посте-
пенно объяснять все явления, включая тепло, с точки зрения
механики: в их основе лежат колебания элементарных частиц,
пребывающих в эфире.
В наблюдениях III, IV и V рассматриваются различные
волокна — тафта, пакля, шелк или лен. Книга захватывает чи-
58
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
тателя, который никогда не видел подобного изображения.
Но и здесь Гук не ограничивается простыми объяснениями.
Он анализирует структуру волокон и пытается объяснить, как
можно разрушить волокна разных веществ. Ученый полагал,
что это объяснение может быть очень полезным для промыш-
ленности. В конце наблюдения III он снова использует поня-
тие сообразности, рассуждая о составе некоторых элементов.
В наблюдении IV, анализируя шелк, Гук выдвигает следу-
ющее предположение:
«...можно было бы открыть способ производства искусственного
клейкого соединения, которое бы очень походило, то есть было бы
таким же хорошим или даже лучше этого экскремента или же не-
коего вещества, с которым шелковый червь мог бы ткать свой ко-
кон. Если бы мы нашли такое соединение, то очень просто было бы
найти способ получать из него необходимые нити».
Здесь Гук говорит о производстве искусственного шелка
и предлагает другим поработать в этом направлении и осуще-
ствить исследования, дорогу к которым он приоткрыл. Несо-
мненно, в своих мыслях ученый пока отложил в сторону этот
проект, которому пока не мог посвятить достаточно времени,
однако не забыл о нем и, как и в случае с множеством других
своих идей, показал другим путь, которым следовало идти.
В начале наблюдения V Гук предупреждает:
«Есть малое количество искусственных вещей, которые стоит
рассматривать под микроскопом, поэтому я буду говорить о них
кратко».
Гук считал, что эти предметы были созданы для того, что-
бы их можно было воспринимать невооруженным глазом, по-
этому не слишком интересно рассматривать их недостатки под
микроскопом. Некоторым образом он предварял конец первой
части, которая была скорее забавной, нежели интересной.
«МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
59
...Возможно, мы способны определить все тайные действия
природы, почти как мы делаем это с тайными действиями
произведений искусства.
Роберт Гук
На самом деле в наблюдении VI «О маленьких стеклянных
трубках» ученый описывает физические свойства капилляр-
ности: чем уже трубка, тем выше поднимается содержащаяся
в ней жидкость, а также касается основ производства бароме-
тров. Кроме этого, в остальном наблюдении VI и следующем,
посвященном каплям стекла, Гук рассматривает процесс об-
разования шаровидных частиц согласно теории эфира, то есть
учитывая воздействие колебаний, способных образовывать
сообразность и несообразность, в результате чего возникают
как простые капли стекла, так и планеты. Те же принципы Гук
использует и в наблюдениях VII, VIII, IX и X, в которых речь
идет об огне, свете и цветах.
Наблюдения XI и XV посвящены естественным элемен-
там, таким как песок и лед, которые представляют собой кри-
сталлические структуры. Гук не изменяет теории эфира и объ-
ясняет, что эти структуры являются результатом колебаний
внутри флюидов.
В наблюдениях XVI, XVII и XVIII ученый постепенно
обращается к царству растений. Последняя из этих частей,
«О структуре или текстуре пробки, о клетках или порах неко-
торых других схожих губчатых тел», является одной из самых
популярных. Было известно, что пробка — это очень легкий
материал, не тонущий в воде, но никто не знал, почему так про-
исходит. Гук отрезал от пробки очень тонкие пластины, и смог
увидеть маленькие полости, содержащие воздух. Это объясня-
ло, почему материал удерживался на поверхности воды. Гео-
метрическая форма и расположение полостей напомнили ему
монастырские клетки, или кельи, поэтому он их так и назвал.
Слово «клетка» дошло до наших дней и обозначает микроско-
пические структуры, окруженные мембраной.
60
•МИКРОГРАФИЯ»: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
Затем автор представляет читателю самые длинные на-
блюдения, от XIX до XXXI, посвященные растениям. Стоит
заметить, что их результаты Гук рассматривает с позиций меха-
ники, объясняя эволюционные процессы, благодаря которым
из простых структур возникли сложные.
В наблюдениях с XXXII по LVII Гук, наконец, обращает
внимание на животный мир: сначала он рассматривает шерсть
и некоторых насекомых, таких как мухи и комары. Именно
в этой части находятся две его знаменитые иллюстрации, от-
личающиеся высоким художественным мастерством и исклю-
чительной тщательностью изображения: рисунок глаз и голо-
вы трутня (наблюдение XXXIX), а также изображение блохи
на человеческом волосе (наблюдение XXXV).
Три заключительных наблюдения никак не связаны с пре-
дыдущими, они касаются астрономии. Гук внезапно меняет
микроскоп на телескоп. Мы подробно рассмотрим эти наблю-
дения в главе 4.
-МИКРОГРАФИЯ.: НАЧАЛО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА НЕВИДИМЫМ
61

ГЛАВА 3
Закон Гука
и измерение времени
Закон Гука проходят в средней школе,
и он прочно ассоциируется с пружиной, к которой
прикреплен вес. Гук открыл этот закон, когда пытался
улучшить механизм часов с гирями, используя
возвращающую силу сжатой часовой пружины.
Однако закон применим ко многим предметам,
обладающим свойством упругости.

Формулировка и смысл закона Гука, относящегося к возвра-
щающей силе пружины, просты, однако этот закон имеет важ-
ные следствия, в частности широчайшее поле применения,
от сопротивляемости материалов до приборов, основанных
на простых равномерных движениях. Закон относится к раз-
делу общей механики, называемому статикой. Статика изучает
твердые тела в равновесии, то есть те, которые не испытыва-
ют никакого воздействия других сил, поэтому их положение
не меняется во времени.
В случае с законом Гука схема очень проста, поскольку рас-
сматриваются только две силы, располагающиеся в одной пло-
скости и действующие в противоположных направлениях.
Представим, что у нас есть вертикальная пружина, при-
крепленная к потолку и снабженная крючком, на который мы
можем цеплять разный вес. Начальная длина пружины равна х.
Мы крепим к ней массу Р и видим, что длина пружины стано-
вится х!, то есть пружина увеличится на Sx=xf -х (см. рису-
нок 1 на следующей странице).
Когда мы крепим массу; пружина начинает колебаться.
Дождемся, пока она станет неподвижной, и рассмотрим всту-
пающие в действие силы. С одной стороны, есть сила Р, про-
изводимая тяготением на массу, а с другой стороны — сила Я,
производимая пружиной, стремящейся вернуться в исходное
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
65
РИСУНОК 1:
Длина пружины
увеличивается
под действием
силы тяжести.
РИСУНОК 2:
Когда пружина
находится
в равновесии,
масса Р
и возвращающая
сила Rравны
друг другу
и действуют
в противо-
положных
направлениях.
положение, или возвращающая сила (см. рисунок 2). Посколь-
ку система находится в равновесии, мы можем утверждать, что
действующие силы равны: R = Р.
Теперь нас интересует отношение между прикрепленной
массой и растяжением пружины. Для этого мы должны под-
весить разные массы и измерить длину пружины для каждой.
Для простоты предположим, что мы осуществляем три из-
мерения, которые позволят составить таблицу. Существуют
разные системы единиц для измерения как длины (метр, деци-
метр, сантиметр), так и силы (дина, ньютон, килограмм-сила).
Чтобы еще больше упростить рассуждения, мы рассмотрим
значения без единиц измерения.
F	Ах
1	2
2	4
3	6
66
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
ВЕКТОРЫ
В статике, как и в динамике, силы
рассматриваются как векторы,
что облегчает понимание и по-
зволяет ввести математические
понятия. Вектор является вели-
чиной, определяемой тремя па-
раметрами: нормой, плоскостью
и направлением действия. Нор-
ма — это скалярная величина,
которая обычно соответствует
некоторому измерению. Если мы
рассматриваем определенную
силу, нормой будет цифра, кото-
рая, какой бы ни была система
измерений, будет измерять вели-
Плоскость и направление действия вектора
являются определяющими. На рисунке
сила F будет стремиться поднять тело
от пола, чего не произойдет даже
при равной силе, если она будет
направлена параллельно поверхности.
чину этой силы: это может быть, например, 25 килограмм-сил. Плоскость
показывает пространственную ориентацию: так, мы можем сказать, что
действие силы проявляется в вертикальном положении. Третий параметр,
направление действия, показывает нам, действует эта сила вверх или вниз
при вертикальном положении. Векторы изображаются в виде стрелки.
Ее длина соответствует норме, плоскость — прямой, на которой находит-
ся стрелка (или ее параллели), острие указывает направление действия
вектора.
Мы увидим, что между двумя величинами — силой и дли-
ной — существует линейная зависимость, которая в данном
случае будет выглядеть следующим образом:
F= 2 Ах.
Это позволяет нам предсказать, вплоть до определенной
точки, какой будет длина пружины, если мы прикрепим к ней
определенную массу. Подобные предположения являются ос-
новными задачами физики и большинства других наук.
Если теперь мы заменим пружину другой пружиной, из со-
вершенно другого материала, и воспроизведем опыт, то полу-
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
67
чим линейное уравнение, похожее на предыдущее, в котором
появится новый параметр. Например, в случае с новой пружи-
ной уравнение может быть следующим: F=3,5 Лг. Воспроизво-
дя опыт с разными массами и разными пружинами, мы увидим,
что отношение между силой и длиной пружины выражается
линейным уравнением типа
F=kkx,
в котором k является постоянной упругости, или постоянной
возвращающей силы, и зависит этот коэффициент от двух фак-
торов: от природы пружины и ее геометрической формы. Мы
можем объяснить это отношение следующим образом: сила,
стремящаяся вернуть пружину в равновесие, прямо пропорцио-
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИГРУШКИ
Пружина была основной деталью
в производстве переносных ча-
сов. Выражение «поднять часы»
широко использовалось, хотя оз-
начало анахроническую отсылку
к гирям, которые надо было под-
нять, чтобы привести в действие
механизм. Помимо часового
производства, пружинами заин-
тересовались и в производстве
игрушек. Начиная с XVII века
игрушки, в частности автоматы,
приводимые в действие пружин-
ным механизмом, пользовались
повальным спросом. Эти доро-
гостоящие игрушки развлекали
придворных, которые восторга-
лись куклами, умеющими ходить,
писать или играть на музыкаль-
ном инструменте. Механические игрушки просуществовали до 1960-х го-
дов — до появления щелочных батареек. После этого пружинные меха-
низмы были забыты или переданы в коллекции музеев.
Два автомата, сделанные Пьером Жаке-
Дрозом между 1768 и 1774 годами,
хранятся в Музее искусств и истории города
Невшатель, Швейцария.
68
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
нальна значению ее удлинения по отношению к положению
равновесия. Именно это гласит в общем виде закон Гука, кото-
рый может применяться к упругим материалам.
Мы рассмотрели опыты, которые заключаются в растяги-
вании пружин, но могли бы их и сжимать. Когда мы применяем
силу сжатия, длина пружины уменьшается. Как и в других слу-
чаях, возвращающая сила пружины противостоит деформи-
рующей силе, вот почему закон Гука записывается со знаком
минус и выглядит следующим образом:
F = -k Дх
СВОЙСТВО УПРУГОСТИ
Предмет называют упругим, если он обладает свойствами
упругости, то есть если он деформируется под воздействием
силы и принимает изначальную форму после прекращения
этого воздействия. Мы инстинктивно связываем это качество
с резиной, которую с легкостью растягиваем и которая быстро
принимает исходную форму, стоит ее отпустить. Однако поня-
тие упругости может быть распространено на многие материа-
лы, включая сталь или бетон.
Считается, что упругость материала равна определенному
значению; если это значение превышено, предмет не сможет
принять исходную форму, то есть при превышении границы
упругости изменения станут необратимыми. Это может слу-
читься и с деревянным прутом, и с цементным блоком.
В опыте, объясняющем закон Гука, настанет такой момент,
когда прикрепляемая к пружине масса окажется настолько
большой, что пружина не сможет вернуться к исходной длине.
Точка, с которой начинается этот процесс, называется преде-
лом упругости; в ней соотношение силы и деформации пере-
стает быть линейным.
Как можно видеть на рисунке 3 на странице 71, отрезок ОЛ,
единственный прямой участок кривой линии, является тем от-
резком, где отношение между деформацией и силой линейное.
Это отношение представлено отрезком наклонной прямой k,
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
69
УПРУГИЕ СТРУКТУРЫ
Говоря об упругости, мы сразу представляем пружины, резину или тонкие
металлические пластинки, которые легко сгибаются и легко возвращаются
в исходное состояние. Однако упругими свойствами обладают также сталь-
ные балки, бетонные блоки и даже архитектурные структуры внушительных
размеров, такие как мосты или дома. Это подтверждают небоскребы, по-
строенные в странах, подверженных разрушительным землетрясениям,
например в Японии. Японские инженеры и архитекторы разработали
удивительные техники, позволяющие гигантским зданиям вибрировать
во время подземных толчков, словно бамбуковый стебель.
Башня Тайпей 101 в Тайване с позолоченным стальным шаром весом 680 тонн,
позволяющим выдерживать землетрясения магнитудой до 7 баллов по шкале Рихтера,
а также порывы ветра до 450 километров в час. В случае смещения здания в одну
сторону огромный металлический шар качается в другую сторону, поглощая энергию
и ограничивая движение конструкции.
постоянной возвращающей силы, присутствующей в законе
Гука. Впрочем, речь идет о единственном отрезке кривой, к ко-
торому применим закон Гука. В следующем отрезке, от А до В,
70
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
отношение уже не является линейным, однако материал все
еще способен принять исходную форму, если действие силы
будет прекращено.
Иными словами, между А и В материал ведет себя еще как
упругий. Начиная с точки В деформация происходит гораздо
быстрее, и материал теряет способность принимать начальную
форму. Это, например, происходит, когда мы слишком сильно
растягиваем пружину, а потом, отпустив ее, замечаем, что она
стала длиннее, чем была изначально. Внутренние силы преодо-
лены, и материал безвозвратно утратил свою изначальную мо-
лекулярную структуру. В таком случае говорят о необратимой
деформации. Если значение силы продолжает увеличиваться,
мы оказываемся в точке О, точке пластической деформации,
когда материал окончательно разрушается, а его молекулы раз-
деляются. Металлы, для которых отрезок междуBhD являет-
ся достаточно длинным, называются пластичными, в отличие
от хрупких металлов, для которых этот отрезок гораздо короче.
Кривая,
на которой
можно видеть
существующее
для
определенного
материала
отношение
между силой,
действующей
на материал,
и происходящей
деформацией.
Деформация
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
71
DE POTENTIA RESTITUTIVA
Гук опубликовал результаты своих опытов в 1679 году в кни-
ге Lectiones cutlerianae («Кутлеровские лекции»), включающей
шесть лекций. В шестой лекции речь шла об упругости, она на-
зывалась Depotentia restitutiva («О восстановительной способ-
ности, или Об упругости»). Гук писал:
«Хотя многие современные математики изучали теорию упруго-
сти, ни один из них до сих пор ничего не опубликовал. Впервые
я открыл ее 18 лет назад; но, желая применить ее в особом исполь-
зовании, я повременил с публикацией. Три года назад Его Вели-
чество оказал мне честь увидеть опыт, осуществленный в Уайт-
холле, который лежит в основе этой теории, а также в основе моих
часов с пружиной. Примерно два года назад, в конце моей книги
об описании гелиоскопов, я включил эту теорию со следующей
анаграммой:
ceiiinosssttuu,
что означает un tensio sic uis («какое напряжение, такая сила»),
то есть что сила пружины пропорциональна ее напряжению...»
Это был не первый и не последний опыт использования
Гуком анаграммы для записи научного результата, и эта тема
заслуживает отдельного исследования. Однако именно в этом
случае Гук, возможно, пытался защитить авторство открытия,
чтобы запатентовать его. Подчеркнем также, что в конце абзаца
Гук упоминает о приложении этого закона к сжатию и расши-
рению воздуха:
«Лет 12 назад я написал в «Микрографии», как осуществить та-
кой же опыт с воздушной массой, будь то с его разрежением или
сжатием; поэтому нет нужды добавлять другое описание этого
опыта».
72
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
Эти слова еще раз доказывают, что мышление Гука было
междисциплинарным: от понятия упругости материалов, кото-
рое он позже приложит к архитектурным техникам, он пере-
ходил к возможности конструирования пружинного приво-
да часового механизма. Затем ученый применил тот же закон
к упругости газов, что напрямую привело к открытию газового
закона Бойля.
Мы часто позволяем многим вещам ускользнуть от нас, хотя
они заслуживали бы нашего внимания, тогда как большинство
тех вещей, на которых мы сосредотачиваемся,
являются ложными и неважными.
Роберт Гук
Исследования Гука, посвященные упругости, имели
не только теоретическую, но и практическую цель и приве-
ли к созданию устройства, которое сыграло важнейшую роль
не только в науке, но и в повседневной жизни каждого челове-
ка. На рисунках, напечатанных в начале De potentia restitutiva,
рядом с чертежами изображены две пружины и две чаши весов,
подвешенные к ним, в которые необходимо было помещать раз-
ные массы для составления таблицы значений и определения
отношения между приложенной силой и растяжением пружин.
Нас особенно интересует пружина, изображенная на рисунке
2 иллюстрации, воспроизведенной на странице 75. Речь идет
о плоской спиральной пружине, которая является главным
элементом в конструкции часов — «философскими весами без
веса», по выражению Гука.
Как мы уже говорили, это изобретение было одним из глав-
ных открытий Гука, которое сыграло особую роль в решении
важнейшей проблемы того времени в области навигации,
то есть в определении долготы. Однако чтобы понять значение
этого новшества, сначала следует понять связь, существующую
между законом Гука и измерением времени.
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
73
ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ
Когда мы воздействуем с какой-либо силой на тело, возника-
ющее при этом движение отличается в зависимости от направ-
ления и силы воздействия. Результат может также быть очень
разным в зависимости от того, постоянна эта сила или нет.
В мире существуют такие важные виды движения, как перио-
дические движения, при которых предмет проходит через одно
и то же положение по прошествии определенного промежутка
времени. Периодическим движением обладают планеты, моле-
кулы или струны музыкального инструмента, а также пружи-
ны, на которые воздействует свободный вес или сила. Общим
свойством подобных движений является то, что они происхо-
дят под воздействием возвращающей силы и их траектории
обязательно проходят через положение равновесия.
Представим, что у нас есть тело массой т в горизонталь-
ном положении, которое не испытывает никакого трения. Оно
прикреплено к стене с помощью пружины, а постоянная воз-
вращающей силы имеет значение k.
Приложим силу F в левую сторону, таким образом чтобы
целое, состоящее из тела и пружины, сместилось на расстоя-
ние х. Если в качестве исходной точки мы возьмем начальное
положение — представим, что оно соответствует точке 0 прави-
ла отклонения от этой точки вправо и влево — х будет обладать
положительным значением. Возвращающая сила, действую-
щая на предмет, согласно закону Гука будет равна
F= -k&x.
Как только воздействие первой силы прекратится, на тело
и пружину будет оказывать воздействие только возвращающая
сила, которая вернет их в начальное положение равновесия.
Речь идет не о постоянной силе, поскольку она будет умень-
шаться по мере уменьшения расстояния х и в итоге станет рав-
на нулю, когда расстояние*будет равно нулю. Однако предмет
не прекратит движения: инерция заставит его перейти положе-
ние равновесия, и он продолжит перемещение в сторону отри-
74
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
LECTURES
De Potentia Reflitutiva^
OR. OF
SPRING
Explaining the Power of Springing Bodies.
Tu which ue bdded iotnc
COLLECTIONS
A Dtf rifttt* ef Dr.Pappin; Имг4-рми*Гм* tad Ftrcr-Piuf.
ЛЬ .Young ,0» rvttit* cHctrnq плИ/гл! Р»яи1лЕи.
Sv^t ttbrr	сгясепмкг thit
Сфмя Sturmy7rc«*«r^ tf л ЬаЬНтшкош Слк ^ndCiftem.
Mr. С. T. Oijerwtititi mtidt мг tit Pike afTencnff, 1674-
Stmt RtfrOtini лмЛСвярИпгч	tbrrtKfo».
4 RtUhn of tUi* Entflit* itt tit 1JI< of Palma.
ВВЕРХУ СЛЕВА:
Иллюстрация,
опубликованная
в работе Гука
De potentia
restitutiva,
изображающая
«философские
весы без веса»,
по выражению
Гука. В верхней
части
изображения
можно увидеть
плоскую
спиральную
пружину,
которая будет
использоваться
в производстве
часов
с пружинным
приводом.
НАВЕРХУ СПРАВА:
Обложка
De potentia
restitutiva
(1678).
ВНИЗУ:
Портрет
Роберта Гука,
написанный для
Крайст-Черч-
колледжа
Оксфордского
университета,
где он учился
с 1653 года. Гук
изображен
в окружении
некоторых своих
изобретений.
Работа Риты
Греер, 2011 год.
By ЛРВ EKT HOOKE. SR-S.
LONDON,
Printed for JthtMnrtyn Printer to the fyjal Socterft
at the Bell in St. Ptnb Church-Yard, it-i.
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
75
Амплитуда (А)
показывает
крайние
положения,
достигаемые
во время
периодического
движения
из точки
равновесия
(х = 0).
РИС. 4
дательных значений х. Пружина сожмется, и возвращающая
сила будет действовать на этот раз в обратную сторону. Эта
сила затормозит предмет, а потом, когда он остановится, тол-
кнет его влево, снова в сторону начального положения, и цикл
повторится.
Части всех тел вибрируют, какими бы твердыми они ни были,
полагаю, достаточным доказательством тому является тот
факт, что во всех вещах есть несколько градусов тепла,
идеально холодная вещь так и не была обнаружена.
Роберт Гук
Рассмотрим рисунок 4. В идеальной ситуации, при от-
сутствии какого бы то ни было трения, предмет бесконечно
колеблется вокруг положения своего равновесия, производя,
таким образом, периодическое движение. Нетрудно доказать,
что в этих условиях движение ограничено определенным про-
межутком А таким образом, что когда предмет перемещается
в левую сторону, он проходит расстояние +Л, а когда он смеща-
ется в правую сторону, расстояние соответствует -А. Это рас-
стояние называется амплитудой периодического движения.
Только что рассмотренное движение соответствует пери-
одическому движению, называемому простым гармоническим
движением, которое характеризуется наличием возвращающей
силы, прямо пропорциональной расстоянию и действующей
в отсутствие трения.
76
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
Простое гармоническое движение определяется следую-
щими параметрами:
—	положение (х): расстояние от положения равновесия,
на котором находится предмет в определенный момент;
—	амплитуда (Л): максимальное отклонение от положения
равновесия;
—	полный оборот колебания или вибрации: движение
от положения равновесия до возврата в положение рав-
новесия в том же направлении, то есть когда предмет
во второй раз проходит положение равновесия: первый
раз он проходит его, двигаясь в левую сторону, во вто-
рой — в правую;
—	период (Т): время, необходимое для совершения полно-
го оборота;
—	частота (/): количество полных оборотов в единицу вре-
мени. Период и частота являются обратными величина-
ми: Т = 1//.
Легко можно показать, что в простом гармоническом дви-
жении период выражается следующим отношением:
Т = 2п^(т/к\
где т — масса качающегося предмета, k — постоянная возвра-
щающей силы.
МАЯТНИКИ
Движение простого математического маятника является про-
стым гармоническим движением, но более сложным, чем дви-
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
77
жение пружины. В физике простым маятником называется
тот, который состоит из материальной точки, подвешенной
на невесомой нерастяжимой нити; угол колебания небольшой
(меньше 15 градусов вокруг положения равновесия). В боль-
шинстве случаев уравнения простого маятника подходят для
настоящего маятника (физического).
Рассмотрим рисунок 5. Возьмем простой маятник с мас-
сой гл, подвешенной на нити длиной /, который удаляется
от своего положения равновесия по окружности длиной х. Дви-
жение пружины становится сложным, когда оно не линейное,
а круговое. Рассмотрим положение, в котором нить образует
угол а по отношению к вертикали. На массу действует сила тя-
готения, то есть вес mg и напряжение нити. Разложим mg на два
элемента: с одной стороны, направление нити mg- cos(a), с дру-
гой стороны, направление тангенсоиды к арке окружности, вы-
раженной mg х sin(a). Когда маятник находится в движении,
В простом
маятнике вес mg
является силой,
которую можно
разложить
на две силы —
одна направлена
вдоль нити,
удерживающей
вес, а другая
перпендикулярна
первой силе
и является
касательной
к окружности,
описывающей
движение.
РИС. 5
78
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
напряжение и перпендикулярная составляющая веса находят-
ся в равновесии только в крайнем положении колебания, где
скорость равна нулю. В других точках движения присутствует
центростремительное ускорение, пропорциональное квадра-
ту скорости, вызванное нарушением равновесия между дву-
мя силами, что вызывает движение маятника. Помимо этого,
поскольку нарушение равновесия зависит от скорости массы,
нить может порваться, если скорость движения системы до-
статочно высока для того, чтобы перпендикулярная составля-
ющая веса превысила максимальное напряжение, которое спо-
собна выдерживать нить. В направлении касательной нет по-
ложения равновесия, потому что там действует то, что можно
рассматривать как возвращающую силу:
F=-Twg-sin(a).
Это уравнение очень похоже на то, которое мы рассматри-
вали в связи с законом Гука, однако здесь вместо расстояния
присутствует тригонометрическая функция. Для того чтобы
рассмотреть простое гармоническое движение, надо чтобы эта
сила была пропорциональна углу а, а не его синусу. Вот почему
в случае простого маятника берутся малые углы: это позволяет
заменить значение синуса значением дуги, не выходя за предел
погрешности (для таких малых углов, как a = 0,2 рад, значение
синуса равно 0,198). Таким образом, заменив синус дугой, по-
лучаем:
F= -mga.
Отношение между длиной дуги (х) и определяющим ее
углом (а) выражено радиусом окружности, который здесь со-
ответствует длине нити (/)’
х = I • а,
таким образом, возвращающая сила равна
F= -mga = -x-mg/l.
Значит, возвращающая сила пропорциональна длине
дуги х, коэффициент пропорциональности равен
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
79
k = mg/L
Применяя формулу периода к простому гармоническому
движению, получаем
Т = 2пу[(т / к) = 2пу](т/тд/1) = 2пу](1/ д).
В этом уравнении нет амплитуды А периодического дви-
жения, что является главным плюсом использования маятника
в часовом производстве. Когда энергия уменьшается, что про-
исходит, когда нить маятника почти совсем опустилась, ам-
плитуда движения становится все меньше и меньше, но часы
от этого не спешат и не отстают, поскольку период не зависит
от амплитуды.
В коническом
КОНИЧЕСКИЙ МАЯТНИК
маятнике нить,
к которой
подвешена Использование описанного выше плоского маятника в часовом
описывает производстве имеет определенные неудобства. С одной сторо-
конус. ны, для того чтобы уравнения простого маятника действовали

и для физического маятника,
необходимо, чтобы угол колеба-
ния был действительно малым;
с другой стороны, маятник дол-
жен иметь источник питания.
Масса качается из-за тяготения,
но в случае с физическим маят-
ником трение механизма о воз-
дух постепенно уменьшает ам-
плитуду колебаний.
Одной из главных научных
заслуг Гука было определение
свойств пружины, которые со-
ответствовали сформулирован-
ному им закону. Новый прибор
позволил уменьшить размер ча-
сового механизма, так что часы
80
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
стали переносными. Этот элемент сыграл ключевую роль в на-
вигации, о чем мы уже упоминали.
Голландский физик, астроном и математик Христиан Гюй-
генс, изучая часовое производство, заинтересовался работами
Гука. Оба ученых осознавали сложности, связанные с необхо-
димостью питания часов от механической энергии, поскольку
ее приток должен быть постоянным. Излишний импульс в ме-
ханизме приводил к зависимости периода от угла колебания,
и уравнение простого маятника переставало действовать. В ка-
честве решения этой проблемы Гук предложил точно такое,
над каким Гюйгенс работал более шести лет: конический маят-
ник (см. рисунок 6 на предыдущей странице).
Так же как человек пал из-за того, что вкусил запретный плод
познания, он может найти свой путь, пробуя, через
наблюдение, плоды естественного познания, которые никогда
не были запретными.
Роберт Гук
У этого маятника масса не производит прямолинейного
движения в одну и другую сторону. Подвешенная к нити, она
движется по круговой траектории, а точнее по траектории
в виде эллипса в случае маятника, разработанного Гуком. При-
меняя законы механики и не забывая о центростремительном
ускорении, действующем на массу, получаем уравнение вида:
T = 2n/h/g),
где h — расстояние между плоскостью колебания и точкой кре-
пления нити. Здесь Т выражает уже не период колебания, а пе-
риод вращения, измеряемый в секундах.
Главное преимущество такого маятника заключается в том,
что для описания его действия не нужна тригонометрическая
функция, тогда как в случае плоского маятника мы вынужде-
ны учитывать только некоторые колебания, которые позволя-
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
81
ют заменить синус на угол. Здесь h является длиной, которая
может принимать какое угодно значение, поскольку уравнение
все равно работает.
Как мы увидим в главе 5, Гук увидел очевидное сходство
между движением конического маятника и планетным дви-
жением, что привело его к закону всемирного тяготения еще
до появления теории Ньютона.
ПРОБЛЕМА ДОЛГОТЫ
Ряд воображаемых точек и линий на земном шаре позволяют
нам осуществлять расчеты и устанавливать различные систе-
мы отсчета. То, что мы называем земной осью, является вообра-
жаемой линией, вокруг которой вращается наша планета. На ее
концах мы определили две точки, которые назвали Северным
и Южным полюсами. Самый большой круг, перпендикуляр-
ный этой оси, соответствует линии экватора.
Согласно этой схеме Земля разделена на два полушария,
Северное и Южное. Кроме того, на карте отмечаются меньшие
окружности, параллельные экватору. Чтобы указать парал-
лель, достаточно уточнить, на сколько градусов выше или ниже
от экватора она располагается. Четыре основные параллели
называются так: Тропик Рака (находится на 23°27’ выше эква-
тора), Тропик Козерога (также расположен на 23°27’, но ниже
экватора); арктический Полярный круг (на 23°27’ ниже Север-
ного полюса); антарктический Полярный круг (на 23°27’ выше
Южного полюса). Угол 23°27’ выбран не случайно: он соответ-
ствует наклону экватора по отношению к плоскости вращения
Земли вокруг Солнца. Кроме того, этот угол наклона имеет
значение для описания климата, поскольку эти четыре парал-
лели позволяют установить две тропические зоны, две умерен-
ные зоны и две полярные зоны.
Меридианы — это круги максимального диаметра, прохо-
дящие через полюса; таким образом, они перпендикулярны эк-
ватору. Можно отметить на карте сколько угодно меридианов,
82
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
РИС. 7
однако среди них есть два особых: меридиан места, проходя-
щий через точку, в которой находится наблюдатель, и началь-
ный меридиан, который служит нулевым.
Для определения местонахождения точки на земной по-
верхности, на суше или в море, используются географические
координаты. Поскольку речь идет о площади, достаточно двух
координат — широты и долготы (см. рисунок 7). Чтобы лучше
понять, как именно они определяются, представим, что мы на-
ходимся на борту корабля, расположенного в точке Р Атлан-
тического океана, через которую проходит местный меридиан,
как мы определили его выше. Широта соответствует углу это-
го меридиана от экватора до точки Р. Если точка Р находится
выше экватора, то широту называют северной, если ниже эк-
ватора — южной, значения южной широты обычно являются
отрицательными. Определение широты никогда не представ-
ляло особых проблем для мореплавателей, поскольку сделать
это относительно просто. Долгота же соответствует углу между
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
83
местным меридианом и начальным меридианом. Долгота мо-
жет быть восточной или западной, в зависимости от того, на-
ходится она справа или слева от начального меридиана. Если
долгота находится справа от него, ее значения обычно являют-
ся отрицательными.
Для того чтобы рассчитать долготу, необходимо пом-
нить, что Земля совершает полный оборот вокруг своей оси
за 24 часа, что соответствует времени, за которое точка на гло-
бусе проходит 360°. Если разделить 360 на 24, получим 15°,
то есть каждый час Гринвичский меридиан и местный мериди-
ан проходят 15° долготы. Таким образом, в теории определить
долготу очень просто: достаточно знать разницу во времени
между начальным меридианом и местным, где находится ко-
рабль.
Рассмотрим пример. Для простоты предположим, что ко-
рабль отплывает из точки, расположенной на начальном мери-
диане. В момент отплытия на часах корабля выставим время,
соответствующее времени этого начального меридиана. Пред-
ставим, что корабль плыл много недель без определенного кур-
са, и после сильного шторма наступил штиль, небо, наконец,
прояснилось, что позволило определить момент, когда Солнце
находится в зените. В этот момент, таким образом, местное вре-
мя — полдень. Посмотрим на часы, которые покажут нам, что
в месте начального меридиана 10 часов. Без сомнений, корабль
находится на 30° западной долготы, поскольку по отношению
к начальному меридиану он находится на два часа раньше:
2x15° = 30°.
К сожалению, на корабле есть только балансовые часы, ко-
торые из-за качки спешат, опаздывают, даже останавливаются,
не говоря уже о сужениях и расширениях, связанных с резкой
переменой температуры, влиянием атмосферного давления
и в меньшей степени — с небольшими изменениями магнитно-
го поля, которые влияют на период колебаний. Ошибка в не-
сколько минут на некоторых широтах может означать сотню
километров. Таким образом, определение местонахождения
мореплавателей было крайне неточным: на одной и той же дол-
готе пройденное расстояние на разных широтах может быть
84
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
НАЧАЛЬНЫЙ МЕРИДИАН
Начальный меридиан, проходящий через
Гринвичскую обсерваторию в Лондоне.
Все согласны с тем, где нахо-
дится экватор, однако совсем
иначе дело обстоит с начальным
меридианом, который определя-
ется совершенно произвольно.
Об этом свидетельствует длинный
список начальных меридианов,
существовавших в истории: сна-
чала он проходил через острова
Фортуны — им пользовался Пто-
лемей, затем — через Азорские
острова, через Зеленый Мыс,
Рим, Копенгаген, Иерусалим,
Санкт-Петербург, Пизу, Париж,
Филадельфию и Лондон, где нахо-
дится нынешний начальный мери-
диан (если быть совсем точными,
он проходит через Гринвичскую
обсерваторию). Решение было
принято в 1884 году во время
международной конференции
в Вашингтоне, посвященной ме-
ридиану. Двадцать шесть стран со-
гласились признать Гринвичский
меридиан точкой отсчета разни-
цы во времени во всем мире. Однако французы продолжали до конца
1911 года считать начальным меридианом тот, который проходил через
Парижскую обсерваторию.
очень длинным (около экватора) или очень коротким (около
полюсов).
Существовало два пути решения проблемы определения
долготы. Первый, который мы можем назвать наиболее науч-
ным, заключался в возможности определения времени, наблю-
дая за небом, что было доверено астрономам и математикам.
Второй путь, более технический, заключался в конструирова-
нии часов, которые показывали бы точное время даже в самых
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
85
сложных условиях. Такие астрономы, как Галилей, Эдмунд
Галлей или сам Исаак Ньютон, пошли по первому пути, одна-
ко не получили удовлетворительного результата. Никто не мог
решить эту серьезную проблему, из-за которой корабли теряли
курс и гораздо дольше плыли до цели или же просто пропада-
ли, что означало гибель людей и материальные потери. Пра-
вительства разных стран обещали любое вознаграждение тому,
кто сможет найти решение. Самая знаменитая и важная награ-
да, установленная в Longitude Act («Декрете о долготе»), была
назначена британским парламентом в 1714 году.
Мы знаем, что конструкция и форма башенных часов,
занимающих целую комнату, могут быть столь же тонкие
и совершенные, как и в крошечных карманных часах,
занимающих пространство меньше квадратного дюйма.
Роберт Гук
Наблюдая за спутниками Юпитера, Галилей предпринял
первую серьезную попытку решить проблему определения
долготы путем непосредственного наблюдения за движением
планет. Затмения лун Юпитера происходили примерно 100 раз
в год. Галилей подумал, что по результатам длительных наблю-
дений можно составить таблицу, которая позволяла бы море-
плавателям точно определять долготу. Он сконструировал спе-
циальную латунную маску, снабженную небольшим телеско-
пом. Это устройство предназначалось для мореплавателей: на-
дев маску, можно было невооруженным глазом увидеть место-
нахождение Юпитера, тогда как другим глазом через телескоп
можно было видеть затмения его спутников, определяя таким
образом время. Это устройство, очень похожее на противогаз,
называлось cellatore. Галилей посвятил своим наблюдениям
значительную часть жизни, однако его способ был неудобен,
в том числе и потому, что Юпитер со спутниками нельзя было
увидеть днем, а только ночью и только при ясном небе.
По прошествии лет астрономы пришли к выводу, что ука-
зывать время могут только Солнце, Луна и звезды, точнее их
86
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
относительное положение: Солнца — по отношению к Луне
днем, Луны — по отношению к неподвижным звездам ночью.
Этот способ оказался более практичным, однако с ним тоже
было связано много проблем. Видимое движение Луны явля-
ется очень сложным и, кроме того, меняется каждые 18 лет,
что означает необходимость наблюдать за ним в течение как
минимум этого промежутка времени. Также необходимо было
располагать небесными картами, на которых было бы отмечено
положение достаточного количества звезд относительно Луны
в конкретные дни и в обоих полушариях. Во многих странах
с этой целью начали вести наблюдения, и по их результатам
были разработаны таблицы, которыми могли пользоваться мо-
реплаватели. Это был один из самых первых примеров между-
народного научного сотрудничества. Не хватало только од-
ного — чтобы такой способ определения долготы был удобен
на практике, а для этого требовалось устройство, с помощью
которого можно было бы вести наблюдения с корабля в откры-
том море. Такой прибор сконструировали два изобретателя:
англичанин Джон Хэдли (1682-1744) и американец Томас Год-
фри (1704-1749). Независимо друг от друга они сконструиро-
вали замысловатый оптический прибор, названный октантом,
который с помощью игры зеркал позволял наблюдать одновре-
менно за несколькими небесными телами. В дальнейшем этот
прибор был усовершенствован, в числе прочего к нему был до-
бавлен искусственный горизонт, и прибор получил название
секстант.
Гук долгое время работал над конструкцией часов, которые
были бы надежны во время морских путешествий. В 1950 году
в библиотеке Тринити-колледжа был найден его эскиз морско-
го хронометра. Однако Гук, похоже, не пришел к удовлетвори-
тельным результатам. Тем не менее его работа была очень важ-
ной, поскольку, наряду с Гюйгенсом, он внес большой вклад
в улучшение часового механизма. Ученый яростно отстаивал
свое авторство изобретения часов с пружинным приводом, ко-
торые он сконструировал задолго до Гюйгенса, однако в кото-
рый раз не был услышан.
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
87
ТИКАНЬЕ ЧАСОВ
На протяжении веков и даже тысячелетий люди определяли
время, наблюдая за течением некоторых природных явлений.
Определение времени по движению Солнца было, несомнен-
но, одним из самых примитивных способов, это время называ-
лось видимым солнечным временем, поскольку Солнце тоже
было видимым. Использование солнечных часов было более
сложным способом, для которого требовались некоторые зна-
ния. Течение времени на протяжении дня показывала тень
от стрелки. Все приборы такого рода, простые и сложные, из-
меряли время по движению тени. Известны также древние во-
дяные часы, использовавшиеся в помещении или в облачную
погоду, — клепсидра, — принцип действия которых аналогичен
песочным: время измеряется по количеству вытекающей из со-
суда воды. Все эти системы не предполагали единицы измере-
ния времени, и поэтому время просто текло.
Первые механические часы появились в Европе только
в XVI веке (тогда как в Китае это произошло в X веке). Они
обладали очень примитивным механизмом, в основе которо-
го лежала гиря, подвешенная к обмотанной вокруг цилиндра
веревке. Гиря опускалась под действием силы тяготения, за-
ставляя вращаться цилиндр, который, в свою очередь, запу-
скал механизм часов. В те времена еще не было ни циферблата,
ни стрелок, и прошедшие часы отмечались звоном колоколов.
Эти большие часы устанавливались в колокольне, звонарь
приводил в действие колокола в зависимости от того, что по-
казывали часы.
Проблема заключалась в том, что скорость опускания гири
не была постоянной, под действием силы тяготения и по мере
опускания гири скорость увеличивалась, таким образом, часам
не хватало точности. Эта проблема была частично решена с по-
мощью замысловатого устройства, авторство которого припи-
сывается Гуку: он предложил спусковой механизм, состоящий
из зубчатого колеса, анкера и маятника (см. рисунок 8).
Движение зубчатого кольца ограничено с одной стороны
анкером. Каждое колебание маятника высвобождает кольцо,
88
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
которое затем снова упирает-
ся в анкер другой стороной.
Именно этот процесс произво-
дит тиканье, которое знакомо
нам всем и которое позволяет
измерять время с помощью
дискретных периодов.
Однако нерешенной оста-
валась еще одна серьезная про-
блема: по мере того как веревка,
державшая маятник, раскру-
чивалась, часы ускоряли ход,
таким образом первые минуты
были длиннее последних. Этот
эффект был связан с круговой
траекторией маятников. Про-
блему легко понять, посмотрев
на маятниковую траекторию
шарика, брошенного внутрь
РИС. 8
полукруглого предмета — на-
пример, в миску с круглым дном. Шарик будет описывать все
меньшую и меньшую траекторию и в итоге остановится. То же
происходит и с часами, когда веревка раскручивается до кон-
ца. Очевидно, что когда шарик поднимается выше, ему нуж-
но больше времени для того, чтобы вернуться в центр, нежели
когда он находится в более близкой к центру точке, поскольку
в этом случае он проходит меньшее расстояние. Поэтому часы
все время убегали вперед.
Тогда возник следующий вопрос: существует ли кривая,
которая отменяет это явление? Существует ли кривая, в кото-
рой отношение между наклоном и расстоянием до основания
таково, что время падения не зависит от пройденного рассто-
яния? В такой кривой время, затраченное шариком для дости-
жения нижней точки основания, будет одинаковым независи-
мо от высоты, с которой он падает. Благодаря этому эффекту
такая кривая еще до своего открытия была названа таутохрон-
ной, что означает «одинаковое время».
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
89
В 1673 году Христиан Гюйгенс доказал, что необходимыми
свойствами таутохронной кривой обладает циклоида. Цикло-
идная кривая (см. рисунок 9 на следующей странице) была по-
лучена в результате наблюдения траектории, которую очерчи-
вает точка, находящая на окружности, катящейся по прямой.
Гюйгенс подумал, что если бы маятник описывал циклои-
ду, то высота его отправной точки не имела бы большого значе-
ния для каждого колебания, поскольку, как и в случае шарика
в миске, для прихода в нижнюю точку затрачивалось бы одно
и то же время.
Но как сделать так, чтобы кривая, описываемая маятни-
ком, стала циклоидой? Решение проблемы скрывается в одном
Джон Гаррисон. Гравюра. Филипп
Джозеф Тассер, 1768 год.
ДЖОН ГАРРИСОН
В рамках соревнования по констру-
ированию астрономических часов
Джон Гаррисон (1693-1776), не-
известный часовщик-самоучка, ко-
торого, несомненно, можно считать
гением, сконструировал часы, ознаме-
новавшие поворот в истории часово-
го производства. Разработка первого
морского хронометра, Harrison № 1,
или Н-1, заняла у него пять лет. Этот
хронометр весил 20 килограммов.
Он по-прежнему работает и хранит-
ся в Национальном морском музее
в Лондоне. Устройство было поме-
щено в квадратный стеклянный куб,
каждая сторона которого была равна
1,2 метра. Часовой механизм был сде-
лан из дерева: в нем не происходило
практически никакого трения, и часы
опаздывали всего на несколько секунд в день, даже в тяжелых условиях
мореплавания. Этот первый в истории хронометр появился в 1735 году.
Однако одним из главных противников изобретения был сам Гаррисон,
который решил улучшить модель и разработал новую конструкцию, Н-2,
90
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
РИС. 9
из самых завораживающих свойств этой кривой: развертка ци-
клоиды также является циклоидой. Понятие развертки слиш-
ком сложное для того, чтобы объяснять его здесь, но мы можем
увидеть, как этот результат выглядит геометрически. Разделим
Циклоида
является кривой,
которую
очерчивает
точка,
фиксированная
на катящейся
по прямой
окружности.
меньшую по размеру, но выполнявшую все необходимые для морско-
го хронометра функции. Однако Гаррисон начал работать над моделью
Н-3, которой посвятил 19 лет. У этой модели был маятник в виде ре-
шетки, сделанной из двух разных материалов, чтобы компенсировать
перепады температуры. Кроме того, в нем впервые использовались ша-
рикоподшипники. Н-3 весил 27 килограммов, его размеры составляли
0,30 х 0,30 х 0,60 м. Гаррисон более чем заслуживал обещанной награды
за решение проблемы долготы, однако вручать ее не торопились. В тече-
ние долгих лет Гаррисон находился в центре скандала, развернувшегося
в связи с затянувшейся выплатой вознаграждения.
«Мона Лиза» часового производства
Определение долготы с помощью астрономических наблюдений было
связано с большими расходами, целесообразность которых изобретение
Гаррисона ставило под сомнение. Определение долготы по небесным све-
тилам требовало, как минимум, трех часов работы, кроме того, эта задача
была под силу лишь специалистам. Инструмент же Гаррисона специальных
расчетов не требовал, его мог использовать кто угодно, а расчеты долго-
ты были точными и практически мгновенными. Несмотря на это Гаррисон
продолжал совершенствовать свои часы и в 1754 году завершил модель
Н-4, которая считается настоящим шедевром и получила название «Моны
Лизы» часового производства. Хронометр весил меньше полутора кило-
граммов, его диаметр был равен 12,5 см. Это был первый карманный мор-
ской хронометр. Впервые в истории часового производства оси механизма
были украшены крошечными бриллиантами и рубинами. Представив мо-
дель Н-4, Гаррисон наконец получил приз за решение проблемы долготы.
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
91
циклоиду на две части и предста-
вим, что две ее половины встре-
чаются в точке минимума Л, как
показано на рисунке 10. Если
сконструировать маятник таким
образом, чтобы нить была подве-
шена к точке Л, а движение было
ограничено с двух сторон разверт-
кой, масса маятника — гиря — бу-
Представим,
что веревка
закреплена
в точке А. Начав
движение
от одного края,
она опишет
циклоиду. Если
мы подвесим
к ней предмет
определенного
веса, период
колебания
маятника будет
одинаковым вне
дет описывать циклоиду. Ее дви-
жение будет похоже на движение
шарика в миске, период колебания будет всегда одинаковым,
хотя амплитуда и будет уменьшаться.
Гюйгенс нашел способ создать самонастраивающийся ма-
ятник, движение которого было бы ограничено двумя отрезка-
ми циклоиды. В другой, совершенно не связанной с часовым
производством, области, в которой используется то же самое
свойство, Гук предложил решение, позволявшее лопастям ве-
тряных мельниц крутиться в направлении ветра.
зависимости
от амплитуды.
92
ЗАКОН ГУКА И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
ГЛАВА 4
Гук-астроном
Астрономия была областью знаний,
в которой Гук работал больше всего:
наблюдениям и исследованиям в этой сфере
он посвятил более 40 лет. Его вклад состоит
в изобретении новых приборов и теоретических выводах,
осуществленных с помощью этих новых оптических
инструментов. Особенно подчеркнем вклад
ученого в то, что впоследствии оформится
как теория всемирного тяготения.

Многие ошибочно полагают, что телескоп является оптическим
устройством, позволяющим приблизить изображение предме-
та к наблюдателю. На самом деле действие оптической системы
телескопа-рефрактора заключается в увеличении поля зрения
в той области, где находится наблюдаемый предмет, благодаря
преломлению различных прозрачных материалов. Напомним,
что преломление — это оптическое явление, которое отклоняет
световой луч от его траектории при прохождении через грани-
цу двух сред. Собирающая линза имеет такую форму, что па-
раллельно падающие лучи преломляются в одной точке (для
достаточно удаленного предмета мы можем считать световые
лучи, доходящие до наблюдателя, параллельными). Система
собирающих линз позволяет видеть далекие предметы более
ясно, более четко и более близко, при этом часть картинки, до-
ходящей до объектива, имеет меньшие размеры, чем наблюда-
емый предмет. Такой тип линз появился в начале XVII века;
автором изобретения был немецкий астроном и производитель
линз Ганс Липперсгей (1570-1619).
Благодаря появлению новых материалов и особенно улуч-
шению техники полировки линз улучшилось и качество теле-
скопов-рефракторов. Однако они по-прежнему обладали це-
лым рядом недостатков, существенных для астрономических
наблюдений. Трудно было изготовить качественную линзу, да-
ГУК-АСТРОНОМ
95
вавшую достаточное увеличение. Она часто оказывалась слиш-
ком тяжелой, а во время изготовления в ней образовывались
пузырьки, которые мешали наблюдению.
Кроме того, некоторые стекла не пропускали волны опре-
деленной длины, что отсекало часть светового и ночного спек-
тров. Это явление называется хроматической аберрацией, при
нем из-за несовпадения фокусных расстояний для волн каж-
дой длины разные цвета отображаются по-разному, искажение
размывается, на нем появляются посторонние полосы и пятна.
Другим недостатком была сферическая аберрация, возни-
кающая из-за несовпадения фокусов лучей света, проходящих
на разных расстояниях от оптической оси. Считается, что когда
предмет расположен на большом расстоянии от линзы, лучи,
исходящие от него, достигают поверхности линзы параллель-
но. Если мы работаем с собирающей линзой, как на рисунке 1а,
лучи собираются в точке F — фокусе. Линия, соединяющая
фокус с центром кривизны линзы (С), является оптической
осью, перпендикулярной плоскости линзы. В рассеивающей
линзе, как на рисунке 1b, лучи расходятся так, словно они ис-
ходят из точки F. Расстояние, разделяющее центр сферической
линзы и фокус, называют фокусным расстоянием. Его величи-
на зависит в том числе и от кривизны линзы. Именно в фокусе
телескопа-рефрактора образуется изображение наблюдаемой
звезды.
а	Ь
96
ГУК-АСТРОНОМ
ЗРИТЕЛЬНЫЕ ТРУБЫ ГАЛИЛЕЯ
Галилей создал множество вариантов зрительной трубы по модели Ганса
Липперсгея. Первый телескоп, сконструированный в 1609 году, увеличи-
вал наблюдаемый предмет только в три раза. В конце того же года после
множества попыток исследователю удалось сконструировать с использо-
ванием линзы диаметром 37 миллиметров зрительную трубу, увеличива-
ющую в 20 раз, благодаря которой он увидел 25% Луны. Затем Галилей
разработал зрительную трубу, увеличивающую в 30 раз, и это было самое
большое полученное им увеличение. Зрительная труба позволила ему про-
вести первые наблюдения Луны и пятен на Солнце.
Вопрос увеличения
Увеличение играет важную роль при наблюдении относительно близких
предметов, таких как планеты Солнечной системы. В астрономии понятие
увеличения определяется как отношение (или коэффициент) между фокус-
ным расстоянием объектива и фокусным расстоянием окуляра. Существует
определенная пропорциональность между увеличением и диаметром объ-
ектива, что ограничивает эффективность телескопов-рефракторов: можно
увеличить предмет лишь в такое количество раз, которое не превосходит
удвоенный диаметр объектива в миллиметрах. Например, если диаметр
объектива телескопа равен 50 миллиметрам, оптическая система не мо-
жет увеличивать более чем в 100 раз без искажения картинки.
Копия зрительной трубы Галилея, представленная в обсерватории Гриффита в Лос-
Анджелесе (Калифорния, США).
ГУК-АСТРОНОМ
97
У шотландского математика и астронома Джеймса Грего-
ри (1638-1675) родилась блестящая идея: он разработал систе-
му, позволяющую обойти ограничения телескопа-рефрактора.
Изобретение описано в его произведении под названием Optica
promota, опубликованном в 1663 году. Идея состоит в исполь-
зовании не линз, а зеркал (см. рисунок 2). Вторичное зеркало
имело параболическую форму, что позволяло избежать хро-
матической аберрации и уменьшить сферическую аберрацию.
Шотландец создал первый зеркальный телескоп, который был
назван телескопом Грегори.
Однако этот прибор существовал лишь на бумаге: никто
не брался за изготовление такого телескопа, ведь работа была
очень трудоемкой и требовала от мастера владения особой тех-
никой шлифовки зеркала определенной формы.
Гук первым изготовил телескоп по рисунку Грегори. Дви-
жимый любопытством и научным интересом, он опять исполь-
зовал свой конструкторский талант и вновь подтвердил, что
ему по плечу самые сложные приборы того времени.
Прибор, изготовленный Гуком, мы сегодня назвали бы
телескопом Кассегрена (см. рисунок 3 на следующей страни-
це). Он представлял собой открытую трубу с тремя зеркала-
ми. Главное зеркало, вогнутое и параболическое, расположе-
но в глубине телескопа, это объектив. На объектив поступают
снаружи параллельные лучи, они собираются в точке, которая
Схема
телескопа-
рефлектора,
в котором
первое и второе
зеркала доводят
изображение
до окуляра.
98
ГУК-АСТРОНОМ
Схема телескопа
по системе
Кассегрена;
таким был
телескоп,
изготовленный
Гуком.
может находиться за пределами трубы, то есть фокусное рас-
стояние больше длины телескопа.
Инструменты существуют для того, чтобы исправлять наши
органы чувств, ослабленные и испорченные, заменяя
их недостатки устройствами и добавляя искусственные
органы к органам природным.
Роберт Гук
Лучи из главного зеркала отражаются вторым зеркалом,
гиперболическим, которое, в свою очередь, направляет их
на плоское зеркало. Плоское зеркало наклонено в 45°, оно на-
правляет лучи в сторону объектива. Преимущества этой кон-
струкции состоят в возможности уменьшения длины трубы
и частичном устранении аберраций, неизбежных при исполь-
зовании телескопов-рефракторов.
ГЕЛИОЦЕНТРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
В 1543 году в истории астрономии произошло важное событие:
польский ученый Николай Коперник (1473-1543) опубликовал
ГУК-АСТРОНОМ
99
свой труд De revolutionibus orbium caelestium («О вращении не-
бесных тел»), ознаменовавший конец тысячелетнего господства
геоцентрической теории Клавдия Птолемея (около 90 — около
168), согласно которой все планеты Солнечной системы враща-
лись вокруг Земли по круговым орбитам. Теория Коперника
утверждала, что звезды совершали видимое годовое движение,
которое можно было заметить по параллаксу, поскольку именно
Земля вращалась вокруг Солнца, а не наоборот. Это движение
стало решающим в доказательстве гелиоцентрической теории.
Спустя век Иоганн Кеплер (1571-1630) сформулировал
гелиоцентрическую теорию, основанную на его трех знамени-
тых законах, которые, помимо определения траекторий в виде
эллипса, позволяли рассчитать расстояния и площади. Гук ре-
шил окончательно доказать вращение планет, а точнее Земли,
вокруг Солнца. Для этого он должен был рассчитать годичный
параллакс, поскольку именно он вместе с наблюдаемым дви-
жением звезд был основным доказательством движения Земли
вокруг Солнца.
ПАРАЛЛАКС
Параллакс является видимым изменением положения наблю-
даемого предмета, которое обусловлено изменением положе-
ния наблюдателя. В астрономии различают несколько видов
параллакса, но нас интересует явление, называемое годичным
параллаксом (см. рисунок 4 на следующей странице), посколь-
ку именно он используется для измерения расстояния до звезд.
Параллакс описывает угол, под которым мы видим звез-
ду из разных положений Земли в момент наблюдения. Уже
в Древней Греции астрономы интересовались этим вопросом,
но их наблюдения не предоставили доказательств существо-
вания параллактического смещения, на основании чего гре-
ки склонились к гелиоцентрической теории. Они не знали —
и не могли знать, — что звезды в миллионы раз дальше от нас,
чем Солнце, соответственно, увидеть параллактическое сме-
100
ГУК-АСТРОНОМ
щение невооруженным взглядом
невозможно.
Для относительно близких
объектов, таких как Луна, про-
блема может быть решена с по-
мощью наблюдений из обсер-
ваторий, расположенных очень
далеко друг от друга. Но с дале-
кими звездами дело обстоит го-
раздо сложнее. Кроме того, воз-
никает еще одна трудность: в не-
бесной сфере все перемещается,
причем гораздо быстрее, чем нам
кажется. Существует суточное
движение, обусловленное враще-
нием Земли вокруг собственной
оси, а также годовое движение, связанное с вращением Земли
вокруг Солнца. Ключ к расчету параллактического смещения
лежит именно в годовом вращении.
Вращение Земли вокруг Солнца позволяет наблюдать
Расчет
годичного
параллакса,
позволяющий
определить
парсек.
одну и ту же звезду из достаточно удаленных друг от друга
точек, то есть годичный параллакс может быть определен как
изменение видимого положения звезды, когда наблюдение ве-
дется с противоположных точек земной орбиты.
За шесть месяцев Земля проходит расстояние в 150 мил-
лионов километров. Если мы примем в расчет, что самая близ-
кая звезда, Альфа Центавра, находится на расстоянии пример-
но 40 триллионов километров от Земли, то легко поймем, что
годичный параллакс не превосходит доли секунды дуги.
«ДВИГАТЕЛЬ АРХИМЕДА»
Звезда Гамма Дракона (y-Draconis) была хорошо известна
астрономам в XVII веке, ее особенность состоит в том, что она
ежедневно проходит через зенит Лондона.
ГУК-АСТРОНОМ
101
Гук наблюдал за Гаммой Дракона в июле и октябре
1669 года и пришел к выводу, что параллактическое смещение
составляло 23 секунды дуги. Кажется очевидным, что Гук до-
пустил ошибку в расчетах, однако это не совсем так: на самом
деле он не рассчитал параллакс, а заметил аберрацию звезды —
явление, которое было объяснено английским астрономом
Джеймсом Брэдли (1693-1762) лишь спустя 100 лет, в январе
1729 года. Кроме этого, Брэдли в 1748 году объяснил другое яв-
ление — нутацию. Оно также затрудняло наблюдения и сильно
повлияло на результат, учитывая условия, в которых Гук рас-
считывал параллакс.
Нутация — это типичное колебательное движение волчка.
Оно обычно появляется, когда твердые тела вращаются вокруг
своей оси, как это делает Земля. Таким образом, ось описывает
окружность вокруг своего центра, поэтому кажется, что звез-
ды качаются и перемещаются — такое впечатление возникло
и у Брэдли. Именно из-за нутации Полярная звезда не всегда
была небесной точкой отсчета, поскольку указываемое звездой
направление меняется, хоть и не сильно.
Гук знал о том, что его инструменты для наблюдений, будь
то телескоп-рефрактор или телескоп-рефлектор, не позволяли
точно определить положение звезды. И у него возникла идея
собрать зенитный телескоп.
Звезда Гамма Дракона проходила через зенит Лондона
каждый день; следовательно, Гук подумал, что измерить парал-
лакс можно, направив телескоп вверх, к вертикали места на-
блюдения. Вместе с Реном он попробовал вести наблюдения
с памятника, построенного в память о пожаре в Лондоне, — до-
рической колонны высотой более 60 метров, — но наблюдения
затруднял ветер. Гук оставил свои попытки, когда линза объ-
ектива сломалась. Он понял: для наблюдений необходимо по-
строить обсерваторию в защищенном месте. В итоге он обору-
довал место у себя в Грешем-колледже, проделав дыру в кры-
ше. Сам объектив находился двумя этажами ниже. Гук назвал
этот телескоп двигателем Архимеда.
Еще одна трудность заключалась в создании подвижной
системы высокой точности, однако Гук справился и с ней. Изо-
102
ГУК-АСТРОНОМ
ВВЕРХУ СЛЕВА:
Микрометрический
винт Уильяма
Гаскойна 1640 года
является
предшественником
устройства,
сконструированного
позднее Гуком.
ВВЕРХУ СПРАВА:
Изображение
зенитного
телескопа,
придуманного
и сконструирован-
ного Гуком
в Грешем-колледже.
Работа Риты Греер,
2008 год.
ВНИЗУ СЛЕВА:
Плеяды,
описанные Гуком
в «Микрографии».
ВНИЗУ СПРАВА:
Гравюра,
изображающая
зенитный телескоп,
сконструированный
Гуком в Грешем-
колледже,
опубликована
в книге Ал Attempt
to prove the motion
oh the Earth from
observations (1674).
ГУК-АСТРОНОМ
103
бретенное им устройство стало частью нашего технологическо-
го наследия и используется до сих пор. Речь идет о микроме-
тре, или, скорее, о микрометрическом винте, модель которого
была разработана в 1640 году английским астрономом Уилья-
мом Гаскойном (1612-1644): в этом приборе измерительная
шкала располагается вокруг винта, таким образом, доли оборо-
та путем умножения переводятся в полные обороты, которые
измеряются по круговой шкале, нанесенной на оси вращения.
Разработав и сконструировав новые оптические приборы,
Гук еще раз доказал свой необыкновенный инженерный талант.
Его устройства использовались в астрономии на протяжении
двух последующих веков. Одним из них является квадрантный
измерительный прибор.
КВАДРАНТЫ
Стенной квадрант Гука был значительным усовершенство-
ванием подобного прибора, созданного Тихо Браге. Королев-
ский астроном Джон Флемстид (1646-1719), первый директор
Гринвичской обсерватории, следуя указаниям Гука, приказал
сконструировать в Гринвиче стенной квадрант радиусом 3 ме-
тра. С помощью этого инструмента обсерватория начала со-
ставлять звездный каталог. Квадрант представлял собой полу-
круг, расположенный на стене, выстроенной вдоль меридиана.
Вся конструкция была сделана из латуни — легкого материала,
не подверженного расширениям. Квадрант был снабжен двумя
линзами: одной зафиксированной горизонтально и другой по-
движной, они располагались так, что полученные ими изобра-
жения могли накладываться друг на друга. Прибор был также
снабжен микрометрическими винтами, которые позволяли на-
нести на стойках миллиметровые деления. На линзы была на-
несена паутинка окулярной сетки. Измерения квадранта име-
ли точность до секунды дуги. Это был образцовый инструмент,
которым начали пользоваться все обсерватории мира.
104
ГУК-АСТРОНОМ
Другим важным прибором, изобретенным Гуком для
астрономических наблюдений, был квадрант с экваториальной
монтировкой. Все, кто пытался следить за звездой с помощью
любительского телескопа, знают, насколько быстро она выхо-
дит из поля зрения. Это связано с вращением Земли, из-за ко-
торого возникает и видимое движение небесной сферы. Для ре-
шения этой проблемы телескоп должен обладать часовым ме-
ханизмом, который позволял бы ему вращаться одновременно
с небесной сферой в соответствии с так называемым звездным
временем, но это чрезвычайно сложно. Гук сконструировал
квадрант с экваториальной монтировкой, отвечающий этим за-
дачам. Для этого Гук встроил в монтировку часы с коническим
маятником, также изобретенные им, благодаря которым можно
было следить за движением звезды, просто изменив длину ма-
ятника.
Кроме того, ученый добавил еще один элемент — универ-
сальный шарнир, или шарнир Кардана, который позволял со-
единить два вала крестообразным механизмом. Каждый вал
оканчивался вилкой, концы которой крепились к противопо-
ложным перекладинам креста.
ШЕСТОЕ ЧУВСТВО
Один из публичных споров, в котором участвовал Гук в своей
насыщенной научной жизни, касался астрономии. Речь идет
о полемике с Яном Гевелием (1611-1687), известным поль-
ским астрономом, с которым сначала у Гука были довольно
сердечные отношения.
Спор касался использования инструментов. Гевелий ра-
ботал невооруженным глазом — это выражение означает отказ
от использования оптических инструментов. Некоторые люди
обладают необыкновенно острым зрением и благодаря этому
могут различать то, что другие не видят. Именно таким зрени-
ем обладал Гевелий; однако то, что он работал невооруженным
глазом, не означало, что он не использовал телескоп, — он от-
ГУК-АСТРОНОМ
105
казался лишь от использования визирных марок и твердых
оснований телескопа, которые позволяли избежать непроиз-
вольных движений прибора. Для наблюдений Гевелий исполь-
зовал телескоп-рефрактор с большим фокусным расстоянием.
У себя на террасе он установил внешний телескоп, длина фо-
куса которого достигала 45 метров, — этот инструмент можно
было разглядеть с любой городской улицы.
Между 1665 и 1668 годами Гук и Гевелий обменивались
любезными письмами и делились друг с другом фактами и иде-
ями, касающимися астрономических наблюдений. Однажды
Гевелий спросил у Генри Ольденбурга (1618-1677), в то время
секретаря Королевского общества, совета по поводу покупки
качественного и недорогого телескопа. Ольденбург направил
его к тому, кого считал лучшим экспертом в этой области,—
к Роберту Гуку. Гевелий и не подозревал, какие разногласия
возникнут у них из-за этого.
В ответ на просьбу Ольденбурга Гук отправил Гевелию
часть собственных размышлений об оптических инструментах
из «Микрографии», где яростно отстаивал необходимость ис-
пользования приборов, позволяющих расширить возможности
человека. Огромные телескопы Гевелия невозможно было ис-
пользовать при наличии даже самого слабого ветра. Для Гука
обсуждаемый вопрос был частью его понимания новой экспе-
риментальной науки, для которой, по его мнению, необходимо
было шестое чувство. Эта метафора отсылала к использованию
наиболее совершенных наблюдательных и измерительных при-
боров. Скорее всего, Гевелий ждал ответа готового к услугам
ремесленника, а не ученого высокомерия, так что он вежливо
поблагодарил Гука за предоставленные разъяснения, но усом-
нился в их справедливости. Польский астроном полагал, что
все это были чистой воды теоретические размышления. В от-
вете Гевелия содержался скрытый вызов: он уверял, что нево-
оруженным глазом смог измерить углы с точностью до доли
секунды дуги. Это было маловероятно, но не невозможно.
Гук внимательно изучил труд Гевелия Machina coelestis
(«Небесная машина»), в котором тот детально описывал свой
арсенал инструментов. Английский ученый был поражен тем
106
ГУК-АСТРОНОМ
ЯН ГЕВЕЛИЙ
Астроном Ян Гевелий (1611-1687)
родился в польском городе Гданьске.
До 19 лет он учился в родном городе
и открыл для себя математику и астро-
номию благодаря своему учителю, про-
будившему в нем интерес к астроно-
мическим наблюдениям и разработке
оптических инструментов. В1630 году
Ян уехал в Голландию для изучения
права, которое мало интересовало
его. Возможно, он так и не завершил
обучения. Затем Гевелий путешество-
вал по Англии и Франции, где позна-
комился со знаменитыми астроно-
мами, после чего вернулся в Гданьск
для работы в семейной пивоварне.
Случившееся в 1639 году солнечное
затмение вновь пробудило его инте-
рес к астрономии, и Гевелий опять за-
нялся научной деятельностью, которую
не оставлял до конца жизни.
Портрет Яна Гевелия, написанный
в 1677 году в стиле барокко Даниэлем
Шульцем (1615-1683). Выставлен
в библиотеке Польской академии наук.
Автор лунной топографии
Среди работ Гевелия следует особо выделить его наблюдения солнечных
пятен, очень полную картографию поверхности Луны, которую он опубли-
ковал в одном из самых своих знаменитых произведений — Selenographia
(1647), благодаря чему Гевелий считается автором топографии Луны, —
а также открытие и описание четырех комет. Гевелий стал первым уче-
ным, утверждавшим, что кометы движутся вокруг Солнца по параболе.
Среди его работ упомянем и краткий очерк Machina coelestis («Небесная
машина»), в котором он подробно рассказывает обо всех используемых
для наблюдений инструментах. Гевелий сконструировал зрительную трубу
с фокусным расстоянием до 150 футов и диаметром объектива в 8 дюй-
мов, у которой, однако, был серьезный недостаток: ее невозможно было
использовать при малейшем ветре.
фактом, что Гевелий упорно использовал инструменты столет-
ней давности, что было очень странным в эпоху зарождения
новой науки. В сентябре 1664 года Гук опубликовал работу
ГУК-АСТРОНОМ
107
под длинным названием «Критика на первую часть «Небесной
машины» ученого и по праву знаменитого достойного астроно-
ма Яна Гевелия, консула Тданьска; с объяснением некоторых ин-
струментов».
Необыкновенные усилия, которые мы прикладываем для того,
чтобы отдельные части инструмента были более точными,
бесполезны, за исключением тех, которые содействуют глазу
с помощью других элементов оптических линз.
Роберт Гук
Название дает прекрасное представление о содержании
произведения. Сначала Гук льстит Гевелию, затем сурово кри-
тикует его и заканчивает похвалой собственным инструмен-
там. В этой последней части он дает длинное описание своих
инструментов, таких как квадрант, микрометрический винт,
микрометрическая сетка и универсальные шарниры.
Заключительная критика, адресованная Гевелию, была
действительно уничижительной. Напрасно последний отлажи-
вал свои инструменты и осуществлял тщательные расчеты: его
главный инструмент — человеческий глаз — имел недостаток,
который ни при каких обстоятельствах не мог быть преодолен.
Сегодня нам известно, что разрешающая способность глаза
не больше 50 секунд дуги. В самых лучших случаях зрительная
острота не может быть передана другим наблюдателям, о чем
скажет вступивший в полемику Галлей. Кстати, Гевелий был
последним в истории астрономом, осуществлявшим наблюде-
ния невооруженным глазом.
Разозленный Гевелий ответил Гуку обвинением в том, что
тот описывает чистую теорию и не приводит никаких точных
данных, полученных из наблюдений. Кроме того, Гевелий по-
лагал, что многочисленные обязанности Гука в Королевском
обществе едва ли оставляют тому время на занятия астроно-
мией — и в какой-то мере это было правдой. Тогда Гевелий
бросил Гуку вызов и пожелал, чтобы какой-нибудь знаток за-
108
ГУК-АСТРОНОМ
ИРИСОВАЯ ДИАФРАГМА
Сферическая аберрация связана
с самой природой линз, из-за кото-
рой параллельные лучи не собира-
ются в одной точке. Эта аберрация
увеличивается пропорционально
кубу диаметра линзы. Следова-
тельно, для того чтобы ее избе-
жать, достаточно уменьшить этот
диаметр, несмотря на то что из-за
этого линза пропускает меньше
света. Для некоторых наблюдений
может иметь смысл компромисс-
ное решение. Например, может
быть очень полезным уменьшение
диаметра без изменения самой
линзы — именно это решение и нашел Гук. Ученый разработал искусный
механизм, называемый ирисовой диафрагмой, который использовался
во многих оптических инструментах. Речь идет о системе пластинок, по-
зволяющих регулировать открытие центрального объектива; его уста-
навливают между линзами объектива для того, чтобы менять количество
входящего света.
свидетельствовал точность данных, полученных с помощью
используемого Гуком метода.
Похоже, Вселенная бесконечно больше, нежели утверждали
все авторы вплоть до настоящего момента.
Роберт Гук
В начале 1677 года Королевское общество под влияни-
ем Ольденбурга, одного из злейших врагов Гука, повернулось
к ученому спиной: учреждение сообщило Гевелию, что труд ан-
глийского ученого с критикой методологии польского астроно-
ма был опубликован без согласия общества, которое не разде-
ляло мнения Гука. Более того, Королевское общество признало
ГУК-АСТРОНОМ
109
действенность методов Гевелия. Это было всего-навсего поли-
тическим маневром, свидетельствовавшим о том, что внутри
Королевского общества Гук многих не устраивал. Однако спор
не был закончен.
В том же году Ольденбург умер, и Королевское общество
вновь заинтересовалось дискуссией. Оно послало в Гданьск ан-
глийского астронома Галлея (1656-1742) для осуществления
необходимых проверок. Гевелий продемонстрировал визитеру
достоинства своего оборудования и доказал, что может делать
измерения с точностью до десятой доли минуты. Гук не смог
повторить эти измерения. Очевидно, у него было не такое хо-
рошее зрение, как у Гевелия. Разногласия между Гевелием и Гу-
ком не были разрешены, но время доказало правоту послед-
него.
ПЛЕЯДЫ И ЛУНА
Три последних наблюдения «Микрографии» касаются астро-
номии, однако в первом из них Гук воспользовался данными,
полученными в ходе подробного изучения природы света.
Наблюдение LIX под названием «О неподвижных звездах»
касалось Плеяд, звездного скопления в созвездии Тельца, вид-
ного невооруженным глазом.
С помощью 12-дюймового (около 366 сантиметров) теле-
скопа Гук смог различить 78 разных звезд, что в два раза больше
рекорда Галилея, различившего 36 звезд. Внизу иллюстрации,
посвященной этому наблюдению, Гук сравнил звезды по раз-
меру и яркости. В результате он впервые представил понятие
разрешающей способности оптической системы с целью опре-
деления способности системы видимо разделять два объекта,
настолько далеких, что они кажутся одним целым.
Наблюдение LX, последнее в книге, посвящено Луне и со-
держит также размышления о геологической природе вулка-
нов. Гук упоминает, что поскольку в правой части иллюстрации
осталось достаточно места, он воспользовался им для воспро-
110
ГУК-АСТРОНОМ
изведения изображения горы Олимп на Марсе — вулканиче-
ского образования, описанного Гевелием. Гук сделал маленькое
уточнение об использовании слова «гора»: «По моему мнению,
это не соответствует действительности; речь идет скорее о до-
лине».
КОМЕТЫ
Гук провел точные наблюдения кометы, проходившей над Се-
верным полушарием зимой 1664/1665 года, а в 1677 году на-
блюдал за другой очень яркой кометой. В результате он при-
шел к справедливым выводам. Наиболее удивительным для
современников был вывод о том, что некоторые кометы могли
иметь закрытые орбиты — именно этим обусловлено их перио-
дическое появление. Гук заключил, что ядро кометы представ-
ляет собой твердую массу, притягиваемую Солнцем, что это
ядро горит, и, соответственно, свет кометы был не отражением
света Солнца, что подтверждало отсутствие теней на ядре.
Сравнивая свет кометы с пламенем свечи, Гук понял, что
горение происходит без азотистого воздуха. Из этого он заклю-
чил, что основную роль в процессе играет эфир.
Ученый продолжил работать над своей гипотезой во вре-
мя исследования Солнца, полагая, что процесс горения должен
вовлекать и другие горючие элементы. Также он сделал инте-
ресное замечание по поводу хвоста кометы: Гук полагал, что
хвост кометы является результатом размывания самой кометы
и что форма хвоста связана с отталкиванием от Солнца. Эта
его мысль предвосхитила наше сегодняшнее знание о давлении
солнечного излучения.
ГУК-АСТРОНОМ
111
112
ГУК-АСТРОНОМ
ГЛАВА 5
Первые размышления
о тяготении и изучение света
Гук и Ньютон прославились печально
известными спорами о важнейших научных вопросах.
Первый спор касался природы света; второй, гораздо
более яростный, — притяжения между планетами. Эта
дискуссия ведет к знаменитому закону всемирного
тяготения Ньютона, тогда как вопрос о природе
света был разрешен лишь в начале XX века.

Ньютон считал, что все явления природы имеют или должны
иметь механическое объяснение. Исходя из такого видения
мира, а также из того факта, что лучи света распространяются
по прямой, Ньютон предположил, что они состоят из малень-
ких частиц, похожих на дробь, которые, дойдя до предмета,
отскакивают от его поверхности и, наконец, доходят до наших
глаз. Это предположение позволяет удовлетворительным об-
разом объяснить отражение и преломление.
Согласно корпускулярной теории оба этих явления возни-
кают из-за ударов и отскоков, похожих на те, что происходят
на бильярдном столе. Частицы, дойдя до поверхности предме-
та, в зависимости от его природы и своей скорости либо отска-
кивают от него, либо проходят насквозь. Если они отскакивают,
возникает отражение, если проходят — преломление. Можно
даже найти объяснение тому, что одни частицы отскакивают,
а другие — проходят сквозь поверхность.
Однако существует еще одно оптическое явление, которое
ставит под сомнение корпускулярную теорию, — дифракция.
Это название отсылает к делению на части, и явление наблю-
дается, когда свет проходит сквозь очень узкую щель. В этом
случае можно видеть, что края щели сильно освещены.
Гюйгенс выдвинул теорию, которая более чем удовлетво-
рительно объясняла явление дифракции. Он утверждал, что
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
115
Когда волновой
фронт
встречается
с поверхностью,
каждая ее точка
становится,
в свою очередь,
источником
волн.
когда свет доходит до какой-то точки, эта точка сама превра-
щается в источник волн (см. рисунок 1).
Согласно этому предположению, в наши дни называемо-
му принципом Гюйгенса, начальный волновой фронт после со-
прикосновения с точкой можно рассматривать как новый вол-
новой фронт, распространяющийся во всех направлениях, что
объясняет, почему свет может «удлинять» препятствия.
Однако волновая теория противоречила корпускулярной,
у которой было два решительных преимущества. Во-первых,
Ньютон объяснил свою теорию математически, что способ-
ствовало развитию геометрической оптики. Во-вторых, что
не менее важно, Ньютон обладал непререкаемым авторитетом
в научной среде.
В любом случае, речь шла лишь о частичной победе, по-
скольку, помимо дифракции, в поведении света наблюдалось
еще одно таинственное явление — интерференция, которую
корпускулярная теория так никогда и не смогла объяснить.
Это явление можно увидеть, если поставить изогнутую линзу
не
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
на стеклянную подставку и пропу-
стить через нее свет: в этом случае мы
сможем наблюдать концентрические
кольца, часть их будет светлыми,
часть — темными.
Говорят, что самое большое при-
знание для первооткрывателя — это
название открытия в честь его имени.
Эти концентрические светлые и тем-
ные круги называются кольцами
Ньютона (см. рисунок 2), поскольку
именно Ньютон впервые наблюдал
это явление. Но, как мы увидим, речь
идет о еще одной исторической не-
справедливости по отношению к Гуку.
РИС.2
ТЕОРИЯ ГУКА
Нелегко изучить траекторию камня, который мы отпускаем
или бросаем под каким-либо углом, но мы можем выбрать ка-
мень, который хотим использовать в подобном эксперименте.
Управлять светом гораздо труднее. Для проведения опы-
тов с ним сначала надо создать целую серию оптических при-
боров, чтобы поймать свет, направить его в нужное место
и осуществить необходимые измерения. Гук мог бы гордиться
своими талантами в этом смысле, особенно способностью кон-
струировать оптические устройства.
Большинство своих исследований о природе света Гук
представил в «Микрографии». В наблюдении IX, Of the Colours
observable in Muscovi Glass, and other thin Bodies («О цветах, на-
блюдаемых в мусковите и других тонких телах»), он объясняет
опыт, заключающийся в пропускании света через две пласти-
ны слюды, разделенные тонкой воздушной прослойкой. Он
увидел цветные кольца, которые исчезали, если световой луч
проходил только через одну пластину. Из этого Гук заключил,
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
117
что появление световых колец связано не с особыми свойства-
ми самой слюды, но с наличием ее слоев. Ученый провел по-
дробное исследование: он сравнил цветные кольца с цветами
ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА
Когда луч света достигает поверхности, он в большей или меньшей степени
отражается, иначе зеркал не существовало бы. Больше того, если бы свет
совсем не отражался, мы не увидели бы многих тел и были бы почти слепы.
Представим отражающую поверхность, на которую мы направляем луч
света, приходящий в определенную точку (см. рисунок 1). В оптике такой
луч называется падающим лучом. Проведем воображаемую линию, про-
ходящую через точку падения, которая перпендикулярна поверхности: эта
прямая линия называется нормальной линией. Точка падения является
местом, откуда распространяется так называемый отраженный луч.
Закон отражения
Первый закон отражения гласит, что падающий луч, отраженный луч и нор-
мальная линия находятся в одной плоскости. Согласно второму закону угол
РИС. 1
Когда луч света достигает отражающей
поверхности, угол падения и угол
отражения равны
Когда луч света переходит из одной
среды в другую, и показатель второй
среды отличается относительно первой,
траектория луча отклоняется
118
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
первичной радуги и вторичной, возникающей из-за маленьких
капель влаги в определенных атмосферных условиях. Также
Гук рассчитал расстояние между кольцами, что позволило ему
падения и угол отражения всегда равны. Другое важное явление — пре-
ломление — происходит, когда падающий луч проходит через поверхность
или, точнее, когда свет переходит из одной среды в другую, из-за чего
отклоняется от своей траектории (см. рисунок 2). Так, нижняя часть палки
кажется сломанной; это же явление лежит в основе миражей в пустыне.
Закон преломления
Первый закон преломления соответствует закону отражения, поскольку
гласит, что падающий луч, отраженный луч и нормальная линия находятся
в одной плоскости. Второй закон немного отличается, поскольку устанав-
ливает отношения пропорциональности между углами и скоростью. Ско-
рость света зависит от среды, через которую он распространяется. В более
плотной среде скорость ниже, и наоборот. Именно из-за этого, например,
луч, проходящий через воду, отклоняется, поскольку из менее плотной сре-
ды — воздуха — он попадает в более плотную среду — воду. В 1621 году
нидерландский математик и астроном Виллеброрд Спелль точно выразил
отношение между скоростью и углами следующей формулой.
В этой формуле есть показатели среды 1 и 2. Законы Спелля важны
не только в смысле их теоретической ценности, но также потому, что на их
основе конструируются различные оптические устройства.
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
119
ВИЛЛЕБРОРД СНЕЛЛЬ
Математик и астроном из Нидерлан-
дов Виллеброрд Спелль, или Снеллиус
(1580-1626), издал много интерес-
ных трудов, но по каким-то причинам
так и не опубликовал результаты сво-
их исследований в области оптики. Его
знаменитый закон преломления был
найден среди личных документов уче-
ного после его смерти. Зато результа-
ты своих опытов он посылал Гюйгенсу
и Декарту. Последний развил теорию,
позволяющую геометрически доказать
закон преломления. В честь Спелля
и в знак признания его работ в области
астрономии один из лунных кратеров
был назван кратером Снеллиуса.
установить отношение между радиусом кругов и различными
цветами. Это явление еще раньше наблюдал Бойль, и Гук, воз-
можно, уже работал над этим вопросом в то время, когда со-
трудничал с Бойлем.
Однако (как, впрочем, и всегда) Гук не удовольствовался
наблюдениями, но также разработал теории, их объясняющие.
Кроме того, он геометрически объяснил явление дифракции
(и дал ему название), поставив под сомнение утверждение, что
световые лучи обязательно должны распространяться по пря-
мой. Эти наблюдения были опубликованы после смерти Гука,
в 1705 году. В них ученый говорит о том, что, возможно, свет
соответствует колебательному движению с крайне малой ам-
плитудой колебаний. Этот подход прямо противоречит корпу-
скулярной теории Ньютона.
Предположив, что свет состоит из маленьких вибраций
или колебаний, Гук должен был ответить на вопрос, каким об-
разом это волновое движение распространяется в простран-
120
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
стве. Он выдвинул гипотезу о том, что некоторые тела имеют
достаточно однородную структуру для того, чтобы это распро-
странение не встречало препятствий.
Такие тела ученый назвал прозрачными, в отличие от так
называемых светонепроницаемых тел, препятствующих этому
движению. Была и третья категория среды, которая располага-
лась между источником света и человеческим глазом и частич-
но мешала распространению света; Гук назвал ее полупрозрач-
ной.
Затем ученый заинтересовался способностью этих вибра-
ций преодолевать большие расстояния за очень короткое вре-
мя, как это происходит с доходящим до нас светом звезд. Гук
не видел оснований полагать, что скорость света бесконечна,
то есть, в отличие от некоторых своих современников, не гово-
рил о мгновенном процессе.
Что касается света, то очевидно, что не существует
светящихся тел, элементы которых не находятся в большей
или меньшей степени в движении.
Роберт Гук
Если мы включим источник света, расположенный на не-
котором расстоянии, время, затраченное на то, чтобы свет до-
шел до нас, практически равно нулю. Но если мы будем рассма-
тривать свет как мгновенно действующий, то вернемся к вопро-
су о бесконечной скорости. Это было настоящей проблемой,
поскольку в то время ни философия, ни физика не принимали
идею бесконечности.
Тогда Гук решил заняться геометрическим аспектом рас-
пространения света. Он предположил, что источник света на-
ходится внутри сферы, то есть световые лучи распространяют-
ся по радиусам этой сферы. Кроме того, Гук считал, что в одно-
родной среде скорость передачи должна быть одинаковой в лю-
бой точке. Он геометрически сравнил это явление с волнами,
образующимися в водоеме, в который бросают камень. Волны
расходятся кругами до тех пор, пока не встретят препятствие.
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
121
СВЕТ И ТЕНЬ
Наблюдение за тенями, которые отбрасывают тела, привело к рождению
перспективы — раздела геометрии, начавшего развиваться в эпоху Воз-
рождения благодаря художникам, которые одновременно были и мате-
матиками. Наше восприятие окружающего мира трехмерно, но когда мы
изображаем его на листке бумаги, то вынуждены довольствоваться двумя
измерениями. Игра теней и света позволяет придать глубину пейзажам
или изобразить трехмерные строения. Такое изображение было возмож-
но благодаря тому, что никто думал, как распространяются лучи света —
по прямой линии или нет.
•Рисовальщик лютни» (1525), гравюра Альбрехта Дюрера, опубликованная в докладе
о геометрии и перспективе Underwesung der messung. Иллюстратор использует точки
для изображения лютни в перспективе.
Таким образом, берег играет ту же роль, что и светонепроница-
емое тело. Гук воспользовался этой схемой, предвосхитившей
понятие волнового фронта, чтобы объяснить с точки зрения
механики явление преломления. Для этого он проанализиро-
вал, что же происходит при переходе волнового фронта из сре-
ды LL в среду ММ.
122
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
Он ввел в обиход один тон-
кий нюанс, заговорив о разной
плотности сред. Гук не хотел
говорить только о гравитаци-
онном аспекте, учитывая, что
две среды, обладающие равным
объемом, могли иметь разную
массу, но имел в виду внутрен-
нюю структуру среды, которая
влияла на скорость прохожде-
ния света через нее. Это в итоге
изменяло траекторию светового
луча. Гук предложил следующее
геометрическое изображение
(см. рисунок 3).
...Мне кажется, что разум человека, как и его тело, лишен
крыльев, поэтому он может переходить с низкой ступени
познания на более высокую лишь шаг за шагом...
Роберт Гук
Удаленное светящееся тело испускает два луча света, АВС
и DEF, которые распространяются через прозрачную среду LL.
AD, BE и CF — это небольшие отрезки, которые перпендику-
лярно пересекают лучи, и когда лучи достигают поверхности
ON, их скорость меняется. Другими словами, когда луч АВС
переходит из среды LL в среду ММ, его траектория отклоняет-
ся. Второй луч, DEF, параллелен первому, то есть он приходит
в точку G, когда первый луч проходит расстояние СН. Прелом-
ление происходит из-за наклона лучей СНК и GI по отноше-
нию к исходным лучам. Гук, возможно, не совсем правильно
понял природу светового луча, но зато разработал справедли-
вый геометрический подход к изучению волнового фронта.
Однако с гораздо меньшим успехом он использовал ту же схе-
му для объяснения явления иридизации, то есть разложения
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
123
СКОРОСТЬ СВЕТА
Проблема измерения скорости света
всегда была очень трудной, посколь-
ку для этого необходимо было иметь
в распоряжении сложные оптические
инструменты. До XVIII века лишь ге-
ниальный Галилей предпринял одну
из немногих серьезных попыток из-
мерения скорости света. Для этого он
нашел два холма на расстоянии кило-
метра друг от друга, каждый из которых
был виден с другого. Один человек за-
жигал свет на первом холме; другой
человек на втором холме должен был
зажечь свой фонарь, как только увидит
световой сигнал с первого холма. На-
блюдатель на вершине первого холма
должен был засечь время, за которое
Портрет Джеймса Брэдли кисти
Томаса Хадсона, Национальная
портретная галерея Лондона.
свет преодолел расстояние туда и об-
ратно, то есть 2 километра. Идея была очень хитроумной, но скорость света
оказалась слишком большой для того, чтобы человеческий мозг мог уви-
деть ее и измерить. Решение проблемы измерения скорости света было
найдено в 1726 году английским астрономом Джеймсом Брэдли (1693-
1762): в этом году он открыл видимое перемещение звезд, связанное
с движением Земли, что стало неопровержимым доказательством того,
что скорость света конечна. Земля движется, и так как свет перемеща-
ется с определенной скоростью, возникает разница между положением
звезды, которое мы наблюдаем, и ее реальным положением. Это явление,
называемое звездной аберрацией, позволило Брэдли получить достаточ-
но точный для того времени результат, согласно которому скорость света
примерно равна 298 тысяч километров в секунду.
белого света на семь цветов радуги. В этом вопросе Ньютон его
определенно превзошел.
Гук объяснял появление цветных кругов деформацией
волнового фронта. Белый цвет был результатом совокупности
колебаний, перпендикулярных направлению распространения
луча. Когда этот фронт деформировался из-за преломления,
124
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
совокупность колебаний распадалась на части, и появлялись
другие цвета.
Гук ошибочно полагал, что разные цвета соответствуют
колебаниям разной природы, в соответствии с углом искрив-
ления, под которым их воспринимала сетчатка глаза. То есть
волновой фронт, распадаясь на части, делился на разные типы
колебаний; сетчатка глаза воспринимала одни колебания как
синие, другие — как красные, и так далее до полной гаммы.
В начале 1666 года Ньютон представил результаты сво-
его опыта. Он оборудовал совершенно темную комнату, куда
солнечный луч мог проникнуть через маленькое отверстие.
Луч падал на белую стену, но на его пути Ньютон поставил
прозрачную призму. Ученый сделал вывод, что в белом цве-
те содержались все цвета, а призма разделяла их в результате
преломления между ее противоположными сторонами. Сила
преломления призмы была разной для каждого цвета. Из-за
эпидемии чумы, свирепствовавшей в Лондоне в том же году,
Ньютон представил результаты о дисперсии света в Королев-
ское общество только через пять лет.
ПОЛЕМИКА О ТЕОРИИ СВЕТА
Эта полемика началась со статьи Ньютона о дисперсии света,
отправленной им в Королевское общество в 1672 году. Чуть
раньше он отправил туда телескоп собственного изобрете-
ния — для оценки специалистами общества.
В то время Ньютону было 29 лет, и он был неизвестен в на-
учном мире. Королевское общество обратилось за оценкой
к трем своим членам — Бойлю, Уарду и Гуку. Бойль и Уард от-
клонили предложение из-за нехватки времени, таким образом,
обязанность вынести суждение об изобретении легла на Гука.
У него было мало времени, поэтому ученый постарался как
можно скорее покончить с этим поручением. Тогда Гук еще
не знал, с кем имеет дело.
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
125
Я собираюсь объяснить систему мира, которая отличается
во многих аспектах от всего того, что было нам известно
до сегодняшнего времени, и которая будет во всем
соответствовать правилам механических движений.
Роберт Гук
Гук счел, что опыты Ньютона лишь в малой части пред-
ставляют все те опыты, которые сам Гук уже провел, о чем он
уведомил Ньютона. Кроме того, он заявил о своем несогласии
с теоретическими выводами, сделанными Ньютоном по ре-
зультатам наблюдений.
Роберт Гук снова изложил свою теорию из «Микрографии»,
согласно которой цвета появлялись, когда белый цвет рассеи-
вался из-за преломления, и что они никак не связаны со свой-
ствами гипотетических частиц, из которых свет состоял.
Из уважения к Ньютону Королевское общество опубли-
ковало этот ответ с опозданием, чтобы создать впечатление,
будто его работу серьезно изучали, что на самом деле не соот-
ветствовало действительности. Ответ Ньютона был кратким.
Он сказал, что уважает мнение Гука, но это мнение не проти-
воречит основной гипотезе Ньютона. Он пообещал предоста-
вить в скором времени более полный ответ, чего на самом деле
не сделал бы, если бы не настойчивость Ольденбурга, который
всегда был готов досадить Гуку.
Через два месяца Ньютон бросился в атаку. Он написал
длинное оскорбительное письмо, в котором заявил Гуку, что
теория света, представленная в «Микрографии», была полным
бредом, в котором невозможно что-то понять, и что коммента-
рии Гука к работе Ньютона явным образом свидетельствовали
о нехватке времени и внимания, ибо Гук оказался не в состоя-
нии понять идею автора.
Королевское общество вновь продемонстрировало отсут-
ствие уважения к Гуку, что в дальнейшем предопределило от-
ношения ученого и этого научного учреждения. Оно не толь-
ко поспешило опубликовать письмо Ньютона в Philosophical
126
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
Transactions, но еще и лишило Гука права ответить. Гук чувство-
вал себя преданным, причем не только Ольденбургом, с кото-
рым они часто противостояли друг другу, но и другими члена-
ми Королевского общества, которые воспользовались случаем
унизить одного из старейших своих членов перед незнакомцем.
ТЕОРИЯ ТЯГОТЕНИЯ
Благодаря опытам с коническим маятником Гук пришел к чрез-
вычайно важному в истории динамики выводу, который при-
вел к закону всемирного тяготения, обнародованному Ньюто-
ном несколькими годами позже. Это был центральный вопрос
в следующем противостоянии ученых.
Как мы уже объясняли в главе 3, конический маятник
очень схож с простым маятником, поскольку представляет со-
бой груз, подвешенный на нерастяжимой нити. Разница между
ними заключается в том, что колебания конического маятника
происходят не в одной плоскости: грузу придается круговое
движение, то есть когда шар описывает круг, нить описывает
коническую поверхность, поэтому маятник называется кони-
ческим.
При придании маятнику импульса, перпендикулярного
плоскости колебания, он описывает закрытую кривую, приро-
да которой зависит от силы импульса. Будь то круг или эллипс,
в любом случае эта закрытая кривая напоминает движение
планет вокруг Солнца. Гук довел эту аналогию до конца.
Как видно на рисунке 4 (на следующей странице), на груз т
действует сила тяжести. Одна составляющая уравновешена
нитью, другая толкает груз в сторону центра по круговой ор-
бите. Но планеты не подвешены на нити, и на них не действует
сила тяжести, направленная вниз. Из этого Гук заключил, что
центральной силой, действующей на массу, должно быть нечто
вроде притяжения, оказываемого центром на эту массу.
Представим круговую орбиту. Масса т обладает скоро-
стью инерции, которую мы можем представить вектором, рас-
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
127
положенным в плоскости орбиты.
Этот вектор является касатель-
ной в каждой точке по отношению
к траектории орбиты. Речь идет
о постоянной скорости.
Предыдущая система тожде-
ственна системе, в которой пред-
полагаемая масса М находится
в центре круга: сила его притяже-
ния действует на массу т, двигаю-
щуюся по орбите, и вынуждает ее
постоянно следовать круговой тра-
ектории. Напомним, что во време-
на Гука предположение о том, что
Схема конического
маятника, который
привел Гука к закону
тяготения. Как видно
из рисунка,
горизонтальная
составляющая
напряжения Г
тождественна
центростремительной
силе Г = Fc. В случае
небесного светила
массой т,
вращающегося
вокруг центрального
небесного светила
массой М, Fc равна
силе притяжения
между двумя
массами.
массы притягиваются из-за силы,
действующей на расстоянии, было очень смелым. Гук считал,
что движение планет вокруг Солнца происходит из-за притя-
жения, которое оно оказывает на планеты. Поэтому именно Гук
впервые сформулировал то, что впоследствии получит назва-
ние закона всемирного тяготения.
Ньютон, несомненно, знал о результатах опытов Гука
с коническим маятником, поскольку они были опубликованы
в двух статьях. Гук сначала изложил один из самых важных
своих результатов в науке в статье «Изменение прямого движе-
ния на кривое из-за вмешательства силы притяжения», пред-
ставленной Королевскому обществу в 1666 году. Вторая статья,
опубликованная гораздо позже, в 1674 году, была включена
в «Кутлеровские лекции» и называлась «Попытка доказать
движение Земли через наблюдения». В обеих статьях подробно
объяснялось то, что можно считать основой небесной механи-
ки, развитой позднее Ньютоном.
На рисунке 5 на странице 130 на планету в каждой точке Р,
Р, Р', ... действует единовременный импульс, направляющий
ее к Солнцу (5). При каждом новом импульсе инерция застав-
ляет планету перемещаться по периметру многоугольника, как
показано на рисунке.
128
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
ОРБИТЫ
Представим, что мы находимся
на вершине башни и держим в руке
камень. Если мы отпустим камень,
то он будет следовать траектории
свободного падения, пока не до-
стигнет земли. Но если мы его
с силой бросим вперед, камень
опишет параболу с более длин-
ным или менее длинным радиусом
в зависимости от силы, с которой
мы его бросили. С другой стороны,
если бы мы обладали невероятной
силой супергероев и находились
на вершине Эвереста, мы могли бы
бросить камень так сильно, что он
не упал бы на землю, а продолжал
бесконечное падение по орбите
вокруг Земли. С этой точки зрения
искусственный спутник представ-
Брошенное тело на некоторой высоте от
земной поверхности описывает разные
орбиты в зависимости от приданной
предмету скорости. Обычно спутники
связи двигаются по геостационарным
орбитам, поскольку это позволяет им быть
на одной прямой с одной и той же земной
точкой, таким образом, нет необходимости
каждый раз заново настраивать антенну.
ляет собой предмет в постоянном
падении: он находится не в состоя-
нии равновесия, но под действием
силы тяготения. Она действует как
центростремительная сила, вынуж-
дая спутник двигаться по криволи-
нейной траектории.
Если мы бросим камень со ско-
ростью 11,2 километра в секунду.
речь будет идти о так называемой
скорости освобождения: камень выйдет из поля действия земного тяго-
тения и окажется на параболической или гиперболической орбите. При
скорости 7,7 километра в секунду он будет двигаться по круговой орбите;
при скорости между 7,7 и 11,2 километра в секунду — по эллиптической.
На закрытых орбитах — круговых или эллиптических — скорость пере-
мещающегося предмета зависит от высоты орбиты: чем она выше, тем
меньше скорость. Существует высота, на которой орбитальная скорость
соответствует скорости вращения Земли: речь идет о геосинхронных или
геостационарных орбитах.
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
129
Если количество точек, в ко-
торых планета подталкивается
к центру, увеличится, число сторон
многоугольника тоже увеличится.
В случае когда сила притяжения
действует постоянно, орбита будет
круговой.
Ньютон действительно об-
ладал необходимым математиче-
ским аппаратом, которого не было
у Гука, для того чтобы корректно
сформулировать, как две массы,
находящиеся на определенном рас-
стоянии, притягиваются между
собой, и для того, чтобы удовлет-
ворительным образом объяснить с помощью новой теории за-
коны Кеплера.
VIS CENTRIPETA
В предисловии к своим «Математическим началам натураль-
ной философии» Ньютон излагает ряд определений, законов
и аксиом, которые использует в своей теории. Центростреми-
тельная сила появляется в письме V, Ньютон называет ее vis
centripeta — так, как называли ее Гук и Гюйгенс. В качестве при-
мера Ньютон использует пример движения, приданного бро-
шенному из пращи камню; описание траектории камня, крайне
точное, прекрасно демонстрирует интуицию Ньютона.
В отделе VI второй книги «Математических начал» пере-
численные в главах XIX-XXII теоремы показывают, что Нью-
тон использовал маятник для разработки двух основополагаю-
щих понятий физики.
Первая теорема разделяет понятия массы и веса предмета.
Вторая является математическим приближением понятия цен-
130
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
тростремительного ускорения предмета, обычно следующего
по кривым траекториям. Теорема XIX гласит:
Массы маятников, у которых расстояния центра качания до цен-
тра подвеса одинаковы, относятся между собою, как произведение
весов маятников на квадраты времен их размахов в пустоте.
Для формулировки этой аксиомы и ее семи следствий
Ньютон использовал опыты с коническими маятниками Гука
и Гюйгенса. В итоге он сформулировал закон тяготения, а так-
же говорил о возможности измерить силу тяготения в различ-
ных точках Земли с помощью конического маятника.
Рассудок должен управлять всеми органами, наделенными
меньшими способностями, однако он должен быть
не тираном, а честным учителем.
Роберт Гук
Напомним: до того как Ньютон сформулировал закон тя-
готения, считалось, что тело, двигающееся по круговой орби-
те, находится в условиях равновесия, в котором участвуют две
равные разнонаправленные силы: центробежная сила и гипо-
тетическая сила притяжения к центру, которую в случае планет
оказывало Солнце.
Гук проявил гениальную интуицию, утверждая, что как
раз состояние равновесия отсутствует, потому что иначе тело
продолжало бы двигаться по прямой траектории с постоянной
скоростью. Именно отсутствие равновесия приводит к криво-
линейной траектории. Наличие единственной силы, направ-
ленной в сторону центра, обуславливает круговую траекторию.
Тело не находится в состоянии равновесия, на самом деле оно
просто падает в сторону центра.
В одном из писем, посланных Гуком Ньютону, он косвенно
написал очень сложным языком, что «тяготение находится в от-
ношении двойной пропорциональности по отношению к рас-
стоянию от обратного центра»; иными словами, он утверждал,
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
131
что сила тяготения обратно пропорциональна квадрату рассто-
яния. Именно это, ни больше и ни меньше, утверждает и закон
всемирного тяготения Ньютона. Поэтому Гук справедливо тре-
бовал у Ньютона признать тот факт, что его работы, по крайней
мере, направили мысль Ньютона в нужную сторону.
ПОЛЕМИКА О ТЕОРИИ ТЯГОТЕНИЯ
В 1679 году Гук в качестве секретаря Королевского общества
попросил Ньютона возобновить переписку с научным учреж-
дением и прислать статью для публикации. Кроме того, Гук
извинился за прошлое противостояние. Гук полагал, что люди
науки должны оставлять в стороне сугубо личные проблемы
и полностью концентрироваться на работе. Ученый также вос-
пользовался случаем, чтобы спросить мнение Ньютона о раз-
работанной им теории движения небесных тел и причинах это-
го движения. Этот последний пункт представлял собой бомбу
замедленного действия.
Сначала Ньютон отклонил предложение Гука. Он ответил,
что отдалился от натурфилософии и занялся другими вопроса-
ми. Также Ньютон добавил, что ничего не знает о теории, упо-
мянутой Гуком, поскольку ничего на эту тему не читал. Воз-
можно, Ньютон слукавил, поскольку до этого у него была воз-
можность ознакомиться с работами Гука и Гюйгенса, которые
они публиковали в Королевском обществе.
Отказ Ньютона был вежливым, но в нем все же угадыва-
лась тщательно скрываемая агрессия. Потом Ньютон решил
послать в общество свою работу, в которой анализировал па-
дение тела в связи с вращением Земли. Он ошибся в описа-
нии кривой, которую описывало тело, и Гук дважды исправил
ошибку. После этого Ньютон погрузился в молчание и посвя-
тил два года своему главному труду, который окончательно
отодвинул Гука на второй план. Речь идет о работе Philosophiae
naturalis principia mathematica («Математические начала на-
туральной философии»), которая также известна как просто
132
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
PHILOSOPHIC
NATURALIS
PRINCIPIA
MATHEMATIC A-
Autore JS. ХЕИ'ГОК, Inn. Coll. Cu/J>. Soc. Matbcfcoe
Profdlbre LurafiaWy & Socicutis RcgJis SoJali.
IMPRIMATUR
S. P E P Y S, K«g. P К. Л. S E &
J. 1686.
L 0 N D I N I,
Juflu SociciMif Xrp ic Type Joftflu Strejter. Proflac apud
plurcs BihliopoL . Лм> MDCLXXXVII.
ВВЕРХУ:
Осуществив
множество
опытов, Ньютон
в 1666 году
доказал,что
белый цвет
содержит в себе
все другие цвета.
Он пришел
к этому выводу,
пропустив луч
через
прозрачную
призму. Ньютон
утверждал,
что свет
распространяется
по прямой, тогда
как Гук считал,
что это
колебательное
движение.
ВНИЗУ СЛЕВА:
Обложка первого
издания Principle
Ньютона,
выпущенного
в 1687 году.
В числе прочего
в книге
содержался
закон всемирного
тяготения. Однако
Гук еще раньше
сформулировал
многие основы
теории тяготения,
что, несомненно,
помогло Ньютону
в исследованиях
природы света.
ВНИЗУ СПРАВА:
Витраж
с изображением
Гука в церкви
Святой Елены
в Лондоне.
В апреле
1992 года он был
уничтожен
в результате
нападения
на соседнее
здание.
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
133
ОПЫТ ЮНГА
Между 1797 и 1799 годами ан-
глийский ученый Томас Юнг
(1773-1829) осуществил рево-
люционный опыт, который опро-
верг корпускулярную теорию
Ньютона и реабилитировал вол-
новую теорию Гюйгенса. Юнг про-
пустил солнечный свет через уз-
кую щель, получив таким образом
световой луч. Этот луч он напра-
вил на пластину с двумя очень
узкими и очень близко располо-
женными щелями, а за пластиной
поставил экран. Если считать, что
свет состоит из частиц, то на
экране должны появиться две
светлые полосы, образованные
частицами, прошедшими через
каждую щель (см. рисунок 1). Од-
нако Юнг наблюдал совершенно
другую картину: на экране появи-
лись чередующиеся темные
и светлые полосы. Для объясне-
ния этого явления Юнг вернулся
к теории Гюйгенса, согласно ко-
торой точка, принимающая вол-
новой фронт, становится, в свою
очередь, источником света. Та-
ким образом, из каждой щели ис-
ходит новый волновой фронт (см.
рисунок 2). Когда две волны
встречаются, происходит интер-
ференция. С технической точки
зрения интерференция представ-
ляет собой сложное явление, од-
нако идея проста, особенно если
представить волны в виде синусо-
идальных функций. Например,
две волны h и р на рисунке 3 сов-
падают по фазе. Это значит, что
когда они встречаются, значение
РИС.1
0 W
*
Частицы
света
Если бы свет состоял из частиц,
то при прохождении через стену с двумя
щелями на экране появились бы две четкие
полосы света.
РИС. 2
Юнг обнаружил, что когда свет из одного
источника проходит через две щели,
на экране появляются чередующиеся
темные и светлые полосы.
134
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
максимума (в точке /) удваивается, как и значение минимума (в точке к).
В результате получается волна, «высота» которой в два раза больше вы-
соты изначальной волны. Это явление называется конструктивной интер-
ференцией.
Совпадающие по фазе волны.
Зато если, как на рисунке 4, две волны находятся в противофазе, они
поглощают друг друга, и их совмещение дает прямую линию.
Волны в противоположных фазах.
Именно это и произошло в опыте со щелями Юнга: при конструктивной
интерференции на экране появляется полоса света; зато при деструктив-
ной интерференции можно видеть темную полосу. Этот опыт, представлен-
ный Юнгом Королевскому обществу, окончательно развенчал корпускуляр-
ную теорию Ньютона. Впрочем, не стоит забывать: в области науки очень
рискованно называть какое-либо заключение окончательным.
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
135
«Математические начала». Книга была опубликована 5 июля
1687 года по просьбе Эдмунда Галлея.
В итоге ситуация была следующей: Ньютон опубликовал
главный труд, в котором собрал все существующее математи-
ческое знание. Он, в числе прочего, смог доказать действие за-
конов Кеплера, чего до него никто не смог сделать.
В то время Англия нуждалась в такой личности, как Нью-
тон. Это означало, что страна достигла научного уровня, рав-
ного уровню других стран или даже более высокого. Научная
среда, представленная Королевским обществом, сделала все
возможное, чтобы превратить Ньютона в великую личность,
отметая все препятствия, встававшие на его пути. В таких ситу-
ациях вопрос об авторстве теорий был очень деликатным, и Гук
очень мешал всему английскому научному сообществу.
Надо заметить, что Гук отдал должное Ньютону и лишь по-
просил его признать тот факт, что источником вдохновения для
него послужили работы Гука. Он надеялся увидеть свое имя
в предисловии к «Математическим началам». Этого не прои-
зошло, и ученый вновь почувствовал себя преданным членами
Королевского общества, которые в лучшем случае не замечали
своего талантливого коллегу.
Разногласия свелись к мелочным спорам. Ньютон, пре-
красно понимая, что его открытия во многом опираются имен-
но на работы Гука, обвинил коллегу в том, что тот обрушил
на него новую волну критики, воспользовавшись смертью ма-
тери Ньютона.
136
ПЕРВЫЕ РАЗМЫШЛЕНИЯ О ТЯГОТЕНИИ И ИЗУЧЕНИЕ СВЕТА
ГЛАВА 6
Архитектор и геолог
Тех, кто не знаком с биографией Гука,
удивляет, что ученый был также архитектором
и геологом. В качестве архитектора он прославился как
построенными в определенном стиле зданиями,
так и открытием цепной линии. В качестве
геолога Гук опередил свою эпоху, изложив
на основе изучения ископаемых идею,
приведшую к теории эволюции видов.

Через два года после своего назначения куратором Королев-
ского общества Гук нашел поддержку в лице Джона Кутлера
(1607-1693) — мецената в области наук, готового помочь ему.
Кутлер был уважаемым торговцем, который участвовал в раз-
витии научных исследований через финансирование лекций
на самые разные темы.
В основе этой инициативы лежал экономический инте-
рес, поскольку Кутлер мог получать патент на каждое новое
устройство, имеющее практическое применение. Гук согласил-
ся принять участие в этих лекциях, но поскольку тема работы
ученого была далека от интересов мецената, у него не раз воз-
никали сложности с получением гонораров: Кутлер задержи-
вал оплату и даже пытался ее избежать. Несмотря на это Гук
отдал меценату дань уважения, когда в 1679 году опубликовал
книгу ^Кутплеровские лекции», включавшую научные работы
предыдущих 15 лет. В предисловии Гук писал:
«Таким образом, мы видим, что необходимо объединить научное
и философское знание со знанием механическим и эксперимен-
тальным. Поскольку изучение техники бедно и несовершенно,
если не связано с изучением природы! Какое правильное решение
принял сэр Джон Кутлер, родоначальник и основатель этих лек-
ций, объединив наблюдение за тем и за другим».
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
139
В предисловии Гук прямо говорил о том, что его проект
был адресован исключительно научной среде, хотя у Кутлера
сначала были другие намерения. На самом деле речь шла о со-
хранении хрупкого равновесия между государственным и част-
ным финансированием научных исследований. Напомним,
что Гук был одним из первых ученых, получавших зарплату
от академического института за время, посвященное науке. Гук
осознавал, что общество должно было извлекать выгоду из ре-
зультатов его научной деятельности, и говорил об этом в боль-
шинстве своих работ, в частности и в «Кутлеровскихлекциях».
В книгу входят шесть лекций, посвященных главным на-
учным интересам Гука. Вот полный список тем.
1.	«Попытка доказать движение Земли через наблюдения».
В этой лекции Гук исследовал параллактическое сме-
щение, величину звезд и особенно «Систему мира»; он
впервые предположил существование центростреми-
тельной силы, лежащей в основе кривых траекторий, что
привело его к догадке, развившейся в закон всемирного
тяготения.
2.	«Критика на первую часть «Небесной машины» ученого
и по праву знаменитого достойного астронома Яна Геве-
лия, консула Тданьска; с обьяснением некоторых инстру-
ментов», о которой мы говорили в главе 4.
3.	«Описание гелиоскопа и других инструментов», в кото-
рой описаны улучшения, привнесенные Гуком в теле-
скопы, карданный шарнир и анкерное кольцо как глав-
ный механизм часов, авторство которого отстаивал Гук.
В этой лекции также содержалось подробное описание
гелиоскопа — изобретенного им прибора для наблюде-
ний за Солнцем без вреда для зрения.
4.	«Описание некоторых механических улучшений ламп
и гидростатистических весов». В этой лекции Гук затра-
гивал такие темы, как гидростатические весы, солнечные
140
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
пятна и улучшения ламп. Особое внимание он уделил
последней теме. В то время для освещения использовали
свечи и масляные лампы, и Гук предложил ряд усовер-
шенствований для их надежности и эффективности.
5.	«Лекции и коллекции работ, выполненных Робертом
Гуком, секретарем Королевского общества, из двух ча-
стей — Комета и Микроскоп». В части, посвященной ко-
метам, Гук исследовал их состав и траекторию. Во второй
части он представлял усовершенствования для наблюде-
ний под микроскопом, в частности усовершенствование
техники освещения. Также ученый приводил примеры
наблюдений за живыми существами (простейшими)
и рассчитывал их приблизительный размер.
6.	De potentia restitutiva, в которой объяснялся закон Гука
применительно к пружинам, динамометру и общему ис-
следованию упругости, включая газы.
По важности «Кутлеровские лекции» занимают второе ме-
сто среди опубликованных работ Гука после «Микрографии».
Большинство статей, написанных ученым позже, не были опу-
бликованы при его жизни и были найдены в его архиве после
смерти. Лекции, несомненно, укрепили научную репутацию
Гука, и современники были вынуждены в итоге признать его
«самым главным изобретателем механических устройств
во всем мире».
Поскольку изучение техники бедно и несовершенно,
если не связано с изучением природы.
Роберт Гук
Но это признание не улучшило экономическое положе-
ние ученого. Хотя официально должность куратора не давала
права на финансовое вознаграждение, Королевское общество
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
141
позволило выплачивать Гуку 30 фунтов в год и предоставило
в его безвозмездное пользование квартиру в Грешем-колледже.
В 1665 году его назначили профессором геометрии в этом
колледже, что означало дополнительные 50 фунтов в год. Не-
смотря на бесплатное проживание, жалованье Гука по сравне-
нию с доходами того времени было далеко от вознаграждения
его коллег; не только Королевское общество, столкнувшееся
с финансовыми проблемами, не платило вовремя, но и Кутлер
тянул с выплатой долга, и в итоге Гук вынужден был обратить-
ся в суд для решения вопроса.
Финансовое положение ученого улучшилось только когда
он начал работать в качестве архитектора. Вознаграждение, по-
лученное за восстановление церквей, было выше, чем зарплата
за все 40 лет в Королевском обществе. Научная деятельность
за всю жизнь принесла Гуку 4 тысячи фунтов, а как архитек-
тор во время восстановления Лондона после Великого пожара
1666 года он заработал 7500 фунтов.
АРХИТЕКТОР РОБЕРТ ГУК
В воскресенье 2 сентября 1666 года Томас Фарринер завершил
работу в своей пекарне и пошел спать. Он только что закончил
выпекать хлеб, который должен был продать на следующий
день в булочной на Паддинг-лейн, расположенной в районе се-
годняшнего Сити. Однако в ту ночь он допустил самую страш-
ную ошибку в своей жизни: он оставил огонь в печи, и пока сам
Фарринер и его семья спали на третьем этаже, от раскаленных
углей загорелись деревянные стены. Через несколько секунд
весь первый этаж был охвачен огнем. Семье удалось выбрать-
ся через чердачное окно, погибла от удушья только одна слу-
жанка, оказавшаяся в огненной ловушке. Все соседи пытались
потушить пожар, который распространился на соседние дома,
но через час они поняли, что их усилия напрасны.
В этом районе, как и в большей части Лондона, дома были
из дерева и самана, и за многие годы засухи они стали очень су-
142
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
хими. Узкие улицы не позволяли пройти людям, несущим ведра
с водой. Единственным способом остановить пожар было раз-
рушение зданий. Однако владельцы воспротивились, и огонь
распространился на склады бумаги и других материалов, рас-
положенные у реки. Дул сильный западный ветер, потом на-
чался ураган. Склады нужно было разрушать, но только один
человек обладал достаточной властью, чтобы принять такое
решение, — мэр города Томас Бладворт. Бладворт не решил-
ся отдать приказ, ссылаясь на то, что большинство владельцев
складов отсутствовали. Пожарные вынудили мэра посетить
пострадавший район для оценки ситуации, и там Бладворт
произнес знаменитую фразу: «Тьфу! Такой пожар могла бы по-
тушить и женщина, пописав на него». После чего вернулся до-
мой. Так началась одна из самых больших катастроф в истории
Лондона.
Город горел в течение трех дней. Огонь полыхал на 2025 ты-
сячах квадратных метров и уничтожил около 400 улиц,
13200 жилых домов, 89 церквей, четверо ворот городской сте-
ны, мэрию, четыре моста, здания Ливрейной компании, Коро-
левскую биржу, Таможню и собор Святого Павла. Более 80 ты-
сяч жителей лишились крова, а точное количество погибших
осталось неизвестным.
Все эти цифры приведены на северной стороне монумента
в память об этом событии, который был разработан и построен
Робертом Гуком и Кристофером Реном. Дорическая колонна
высотой 61 метр сохранилась до сих пор, она находится неда-
леко от того места, где начался пожар.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГОРОДА
Пожар был разрушительным. Пострадавшие дома невозможно
было восстановить, необходимо было строить их заново. Тре-
бовался масштабный городской проект и люди, ответственные
за его разработку и осуществление. Эта задача была доверена
двум членам Незримой Коллегии — Кристоферу Рену и Робер-
ту Гуку.
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
143
Королю Карлу II было представлено шесть проектов вос-
становления. Один из проектов принадлежал Гуку. Он не со-
хранился, известно лишь, что проект представлял собой геоме-
трическую конфигурацию в форме креста. Интересно было бы
узнать, каким видел Гук современный город. Первый проект,
представленный Реном, также содержал новаторские элемен-
ты, но был отклонен, поскольку предполагал создание совер-
шенно нового облика города, тогда как власти хотели исполь-
зовать еще дымящиеся остатки старого,— именно по этой при-
чине Лондон до наших дней сохранил средневековые черты.
Тогда Рен предложил проект, соответствующий требова-
ниям королевской семьи. Он предусматривал несколько кар-
динальных изменений, например расширение улиц, ограниче-
ние высоты зданий до четырех этажей и использование кам-
ня и кирпича вместо дерева и соломы. Надо было выстроить
не только целые жилые кварталы, но и склады и мастерские,
позволившие бы горожанам вновь заниматься экономической
деятельностью. В приоритете была постройка торговых учреж-
дений. Также надо было построить уникальные здания, такие
как Королевский медицинский колледж, Монтегю Хаус, ко-
торый потом станет Британским музеем, Гринвичскую обсер-
ваторию и собор Святого Павла. Специально организованная
комиссия назначила Рена главным по восстановлению; Гуку
была поручена градостроительная инспекция — весьма веро-
ятно, что по рекомендации Джона Уилкинса. Сотрудничество
Рена и Гука длилось больше 30 лет. Через некоторое время по-
сле своего назначения Рен был освобожден от академических
обязанностей и полностью посвятил себя работам по восста-
новлению города. Гук же должен был продолжать выполнять
свои обязанности в Королевском обществе, и работой по вос-
становлению Лондона он занимался лишь часть времени.
В качестве инспектора Гук должен был следить за безопас-
ностью новых зданий и соблюдением противопожарных пра-
вил. Также он должен был проверять соответствие новых улиц
чертежам, определять земли и получать налоги — большинство
денег на восстановление города было собрано путем введения
144
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
нового налога на прибывающий в порт уголь. Гук обладал необ-
ходимыми знаниями для того, чтобы контролировать рабочих
и управлять ими, поскольку уже занимался подобной деятель-
ностью в прошлом.
Зона ответственности ученого росла: от инспекции и кон-
троля он перешел к разработке планов зданий и объектов граж-
данского строительства. Он взял на себя водостоки, канализа-
цию, постройку новых набережных, мостов и, разумеется, но-
КРИСТОФЕР РЕН
Кристофер Рен (1632-1723) родился
в богатой семье, которая поддержи-
вала хорошие отношения с королем
Карлом II, в графстве Уилшир, на юго-
западе Англии. Его отец был пастором.
Рен получил значительное наследство,
гарантировавшее ему благополучную
жизнь. Сначала он обучался в Вестмин-
стерской школе, где учился и Роберт
Гук. Рен стал профессором астрономии
в Грешем-колледже и одним из основа-
телей Королевского общества. Достиг
больших результатов как ученый, осо-
бенно в области математики и астро-
номии. Очень любил живопись и про-
являл к ней большой талант. После
Великого лондонского пожара он был
назначен главным по восстановлению
города и участвовал в разработке мно-
жества зданий, таких как библиотека
Тринити-колледжа в Кембридже или
гринвичский комплекс с обсервато-
Портрет Кристофера Рена,
написанный в 1711 году Готфридом
Кнеллером. Национальная портретная
галерея Лондона, Англия.
рией и королевским госпиталем. Рен
является основным автором проекта собора Святого Павла, сочетающе-
го барокко и классицизм, что характерно для большинства лондонских
памятников, построенных по его проектам. До 1702 года был великим
магистром английской масонской ложи. Умер в 1723 году, работая над
реконструкцией дворца Тюдоров в Хэмптон-корте.
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
145
вых часов, украшающих площади. Даже если бы Гук занимался
только этим, он вошел бы в историю как архитектор.
Рен, который раньше уже работал архитектором — он уча-
ствовал в создании военных укреплений, — продемонстрировал
исключительный архитекторский дар, о чем свидетельствует
собор Святого Павла, одно из самых знаковых зданий восста-
новленного Лондона. Благодаря собору Рен вошел в историю
как один из самых великих архитекторов XVII века.
Этого не скажешь о Гуке, в жизни которого наступал са-
мый неожиданный этап. Несомненно, он тоже проявил себя
как талантливый архитектор, способный умело обращаться
с разными архитектурными стилями. Одной из первых постро-
ек Гука стало здание Королевского медицинского колледжа,
увенчанное впечатляющим восьмиугольным куполом (понача-
лу его приписывали Рену, однако найденный в 1890 году в би-
блиотеке Гилдхолла документ подтверждает авторство Гука).
Среди его больших работ упомянем Регли Холл, Уорикшир,
множество больниц и часть дамбы Тенджера. Кроме того, Гук
строил большие частные дома, в том числе дом доктора Ричар-
да Басби, своего бывшего наставника.
Гук придумал опускающиеся окна, которые позволяли сэ-
кономить место и стали очень популярными в Англии, однако
его главными творениями были уже упомянутый Королевский
медицинский колледж, который он закончил в 1679 году, и ве-
ликолепная больница Бедлам. Последнее строение было насто-
ящим шедевром и многие века служило примером лондонской
архитектуры. Больница Бедлам предназначалась для паци-
ентов с психиатрическими заболеваниями; это была лучшая
клиника, когда-либо построенная в Европе и, возможно, даже
во всем мире. В то время говорили, что Англия размещала боль-
ных в таких местах, в каких во Франции размещали королей.
Впечатляющий 450-метровый фасад здания действительно на-
поминал французский замок. Гук позаботился не только о том,
чтобы здание производило приятное впечатление, но и о его
функциональном предназначении, продумав его размер, систе-
му ассенизации, распределение комнат и процедурных. Бед-
лам на протяжении двух веков был образцом психиатрической
146
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
ВВЕРХУ:
После Великого
лондонского
пожара
1666 года Гук
был назначен
топографом
города. Картина
изображает Гука
во время
измерения
и разметки улиц
для начала
реконструкции.
Картина
написана
Ритой Греер
в 2008 году.
ВНИЗУ:
Монолит
в честь Гука,
расположенный
в Гук Хилле, где
находился его
родной дом.
Фрешуотер,
остров Уайт,
Англия.
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
147
клиники. В начале XIX века клиника была разрушена: в то вре-
мя больницы часто использовались в качестве тюрем, а в Бед-
ламе не было для этого необходимых условий.
Это не единственное строение Гука, которое постигла та-
кая печальная судьба. От его блестящей работы архитектора
остались только церковь Святой Марии Магдалины и мону-
мент в честь Великого пожара, автором которого также долгое
время считался Рен.
Злой рок, стиравший из истории следы Гука, не обошел
и архитектуру; его произведения исчезли, были перестроены,
разрушены бомбардировками во время Второй мировой вой-
ны, а те, которые сохранились, приписывались другим архи-
текторам.
В тот долгий период, когда Гук работал архитектором, Ко-
ролевское общество упрекало его за то, что он запаздывает с ис-
следовательской деятельностью и не уделяет науке достаточно
времени. Отчасти так и было, поскольку параллельно работе
в качестве городского инспектора и архитектора Гук интересо-
вался параллаксом звезд, физиологической функцией дыхания
и возвращающей силой упругих тел.
В любом случае ученый уже не был ни скромным служа-
щим, ни простым ассистентом, настраивающим зрительную
трубу или разрабатывающим новый прибор для лаборатории.
Не был он уже и куратором, который должен был проводить
научные опыты — порой интересные и зрелищные, но предна-
значенные для того, чтобы развлечь других. Гук был достаточ-
но уважаемым ученым, и, главное, благодаря работе архитекто-
ра у него было хорошее экономическое положение.
Я более чем рад тому, что заложил первые основы,
на которых другие смогут построить более
чем благородные структуры.
Роберт Гук
Можно долго удивляться тому, что Гук вдруг стал извест-
ным архитектором. Однако заметим, что Кристофер Рен, один
из главных героев восстановления Лондона, в 1657 году пред-
148
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
ставил новый способ переливания крови, который он с успе-
хом опробовал на двух собаках, и эта деятельность тоже далека
от обычных занятий архитектора. Люди, которые в 1650-х го-
дах участвовали в регулярных собраниях Незримой Коллегии,
обладали многими талантами. Они сами ставили себе научные
задачи и развивали свой острый ум в условиях полной свобо-
ды, которые они сами себе создавали. Этими людьми руково-
дило прежде всего любопытство, которое ограничивалось лишь
теми преградами, которые ставила перед ними сама природа.
О работе Гука в качестве архитектора сохранилось множе-
ство документов, однако именно эта сторона его деятельности
наименее известна. Архитектура позволила ученому соединить
два таланта: художественный дар (вспомним, что он прекрасно
рисовал и использовал редкие техники живописи) и научный
талант. Именно благодаря последнему Гук сделал такой значи-
тельный вклад в современную архитектуру.
ЦЕПНАЯ ЛИНИЯ
Если мы возьмем цепь за концы и позволим ей свободно про-
виснуть, то увидим, что она образует кривую, называемую
цепной линией. Важно то, что цепь висит свободно, то есть
на нее не действует никакая сила, кроме собственной тяжести.
Цепную линию повторяют многие предметы, например кабе-
ли и веревки. Выражаясь техническим языком, для того что-
бы предмет — будь то цепь, кабель или веревка — образовывал
цепную линию, необходимы два условия. Прежде всего, пред-
мет должен быть нерастяжимым, то есть его длина или длина
любой его части не должны меняться даже под действием на-
пряжения. Более сложным условием является то, что упру-
гость предмета должна равняться нулю. В реальности полного
соответствия таким условиям добиться невозможно, но и при-
близительной близости к ним обычно достаточно для того, что-
бы говорить о цепных линиях.
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
149
Эти физические условия позволяют более или менее точно
определить, что такое цепная линия, однако они не дают ма-
тематического уравнения этой линии. Когда известно матема-
тическое уравнение любой кривой, можно узнать, какие виды
кривой того же типа существуют; можно узнать, открытая она
или закрытая; какова длина, разделяющая две любые точки;
каково расстояние до самой нижцей точки; какую площадь она
ограничивает и так далее. Таким образом, прежде всего надо
найти уравнение кривой, и это почти всегда представляет труд-
ность. Поиск уравнения, обычно достаточно долгий, интересен
сам по себе.
Мы не откроем большого секрета, если будем утверждать,
что древние греки знали о существовании цепной линии, по-
скольку они наблюдали за всем тем, за чем можно было наблю-
дать, и размышляли на всевозможные темы. Можно утверж-
дать, что Галилей был первым, кто осуществил исследование
цепной линии и опубликовал его результаты в 1638 году в про-
изведении «Беседы и математические доказательства двух
новых наук». Однако, несмотря на свою проницательность, Га-
лилей не нашел решения и заключил, что эта кривая является
параболой. В его оправдание надо сказать, что цепная линия
и парабола действительно очень похожи (см. рисунок 1 на сле-
дующей странице). Их действительно трудно различить без
точного математического аппарата, еще не существовавшего
во времена Галилея. Кроме того, блестящий итальянский уче-
ный к этому моменту был почти слеп, ему было 74 года — се-
рьезный возраст для того времени.
Оставим ненадолго цепную линию и рассмотрим одну
из главных задач, существующую с самого рождения архитек-
туры, — опору арок.
Понадобились годы на то, чтобы понять, что цепная линия
является идеальной формой для самонесущей арки. Как часто
бывает, интуиция опередила знание, и опыт позволил научить-
ся на ошибках. В древнеперсидском городе Ктесифоне (ныне
территория Ирака) есть очень древняя арка в форме цепной
линии — Таки Кисра. Большинство дворцов превратились в ру-
ины, но арка по-прежнему стоит. Однако между интуитивным
150
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
представлением о чем-то и уверенностью в том, что элемент
работает определенным образом, существует большая разница.
РЕШЕНИЕ ГУКА
Какова идеальная форма арки для того, чтобы она выполняла
свое назначение, то есть не обрушивалась под воздействием
силы тяжести? Роберт Гук задался этим вопросом в 1670 году.
Через год он утверждал, что нашел ответ на вопрос, но по неиз-
вестным причинам никому его не сообщил. Только через пять
лет в приложении к ^Описанию гелиоскопа» (1676) Гук изло-
жил ответ в следующем виде:
abcccddeeeeeefggiiiiiiiiillmmmmnnnnnooprrsssttttttuuuuuuuux.
Цепная линия
и парабола
очень похожи,
и около нижней
точки их
практически
невозможно
различить.
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
151
УРАВНЕНИЕ ЦЕПНОЙ ЛИНИИ
В 1669 году немецкий математик Иоахим Юнг смог доказать, что цепная
линия не является параболой. То же самое независимо от Юнга доказал
швейцарец Иоганн Бернулли, один из членов большой математической
семьи. Но ни один из них не смог найти уравнение цепной линии. Ситуация
в то время была следующей: было понятно, чем не является цепная линия,
но не было понятно, чем она является. В1690 году Иоганн Бернулли пред-
ложил в Acta eruditorum, одном из самых престижных научных журналов
того времени, сформулировать проблему нахождения уравнения цепной
линии следующим образом:
«Найти форму, принимаемую веревкой или цепью, идеально гибкой и одно-
родной, под действием только ее собственной тяжести, когда ее концы за-
креплены».
Вызов был брошен — вопрос касался только веревок и цепей, поскольку
кабели еще не существовали. В конце XVII века одним из самых мощных
математических инструментов было дифференциальное исчисление, по-
явившееся благодаря Ньютону и Лейбницу. Физика стала ближе к матема-
тике, и многие проблемы, которые до этого представлялись исключительно
проблемами механики, получили математическую формулировку.
Первооткрыватели
Уравнение цепной линии было открыто независимо друг от друга тремя ма-
тематиками в 1691 году. Конечно, одним из них был сам Лейбниц. Вторым
был Христиан Гюйгенс, который уже до этого в возрасте 17 лет доказал,
что цепная линия не являлась параболой. Третьим был Бернулли, но не
Иоганн, поставивший проблему в Acta eruditorum, а его младший брат Жан,
из-за чего в семье возникли разногласия по поводу авторства решения.
Уравнение цепной линии выглядит следующим образом:
Гук использовал криптографию и раньше. Эта мера предо-
сторожности неудивительна для того, кто на протяжении всей
жизни наблюдал, как другие постоянно присваивают его идеи.
Гук не хотел, чтобы эта анаграмма была расшифрована до его
смерти — именно в этот момент он собирался открыть разгад-
ку. Ключ содержался в завещании Гука и был опубликован его
душеприказчиком:
152
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
y-h- cos/7^-) = • (ex/h + е’х/ъ).
Изображение трех цепных линий, где h (постоянная
каждой цепной линии) является параметром,
выражающим темп ее раскрытия.
Парабола и цепная линия так похожи, потому что при разложении в сте-
пенные ряды три их первых члена одинаковы: у=а + Ьх+сх2; соответствен-
но, чем ближе мы к нижней точке кривых, тем больше их схожесть. Гюйгенс
назвал эту кривую цепной линией, затем Иоганн Бернулли дал ей название
парусной, поскольку прямоугольный парус, закрепленный на двух гори-
зонтальных реях, параллельных друг другу, при перпендикулярном ветре
принимает форму цепной линии.
Ut pendet continuum flexile, sic stabit contiguum rigidum inversum,
что можно перевести как «также как провисает нерастяжи-
мая нить, возводится твердая арка, только перевернутая». Гук
нам завещал, таким образом, одно из самых важных открытий
в истории архитектуры. Простыми словами, если мы хотим по-
ставить арку из куска кабеля, мы должны его подвесить за кон-
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
153
ОПОРААРОК
Английский физик Томас Юнг, врач по профессии, знаменит своим опытом
с щелями и расшифровкой иероглифов Розеттского камня. В1845 году он
подробно описал способ возведения арок в форме цепной линии. Подоб-
ные арки строились по всей Европе начиная с XVII века, особенно известно
использование этой техники каталонским архитектором Антонио Гауди
(1852-1926): он использовал мешки с песком, подвешенные к кабелю,
чтобы получить кривую, форму которой должны были иметь арки. Любо-
пытно рассмотреть мир наоборот в перевернутых макетах храма Святого
Семейства или Колонии Гуэля. Многие ошибочно думают, что эту технику
изобрел сам Гауди, однако она восходит к XVII веку и была рекомендована
в 1697 году Дэвидом Грегори (1659-1708), который заявил, что цепная
линия является идеальной формой арки. Что произойдет, если арка не име-
ет формы перевернутой цепной линии? Трудно сказать, но длительное вре-
мя выстоит только та арка, которая соответствует этой форме.
Чтобы арка держалась, цепная линия, определяемая распором, должна находиться
внутри арки.
цы, а потом перевернуть. Арка в форме цепной линии явля-
ется самонесущей. Значит ли это, что если мы построим арку
в форме цепной линии, она будет держаться без растяжек, опор
и противовесов? Да, и это подтверждает Национальный мемо-
риал Джефферсона, построенный в 1960-х годах в Сент-Луисе,
штат Миссури, который какое-то время был самым высоким
монументом США.
154
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
ГЕОЛОГ РОБЕРТ ГУК
Обычно о работе Гука в области геологии говорят мало, однако
именно она была одной из главных в его научной карьере и од-
ной из тех областей, которым он посвятил наибольшее количе-
ство времени. Гук заложил основы развившихся впоследствии
теорий, которые уважаемые ученые присвоили себе, не упомя-
нув даже его имени.
Гук первым сделал предположение об органическом про-
исхождении ископаемых. В наблюдении XVII «Микрографии»
он писал:
«Исходя из всего этого и множества элементов, которые я наблю-
дал, я не могу перестать думать, что все они и большинство ока-
менелых тел, представляющих собой эти странные формы, обяза-
ны своим образованием и конфигурацией не только определенной
пластической способности, свойственной земле, но также ракови-
нам некоторых моллюсков, которые, будь то потоп, наводнение,
землетрясение или другие подобные явления, были выброшены
в это место, где наполнились грязью, глиной или каменистой во-
дой, или же любым другим веществом, которое со временем об-
разовало отложения и затвердело в этих формах раковин...»
Во времена Гука ошибочно считалось, что ископаемые об-
разцы, имеющие природные формы, образовывались благо-
даря пластическим качествам недр земли, которые называли
пластической способностью, — Гук упоминает о ней в процити-
рованном отрывке и считает ее бессмыслицей.
Геологические теории Гука противоречили не только тра-
диционной картине мира, но и теологическим взглядам того
времени. Ученый, сравнив ископаемые с другими организма-
ми, утверждал, что они являются остатками живых организ-
мов, уже исчезнувших, что было совершенно неприемлемо для
теологического учения. Один из первых вопросов, поднятый
Гуком и требовавший ответа, заключался в местонахождении
ископаемых. Как остатки раковин могут быть обнаружены
высоко в горах? Гук полагал, что Всемирный Потоп произо-
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
155
АРКА В ФОРМЕ ЦЕПНОЙ ЛИНИИ
Арки в форме цепной линии
не использовались в Античности,
поскольку их возведение было
очень сложным. Чтобы постро-
ить что-либо, нужно иметь в сво-
ем распоряжении чертеж. Нари-
совать круг очень легко — для
этого нужен карандаш и шнурок.
Гораздо труднее начертить пара-
болу, поскольку для этого нужны
дополнительные инструменты,
например угольник, но и это
можно сделать достаточно точно.
Гораздо труднее нарисовать цеп-
ную линию, поскольку речь идет
о трансцендентальной кривой,
не являющейся простым геоме-
трическим местом точек, как
предыдущие две фигуры. Однако
вспомним, что парабола и цепная
линия очень похожи, поэтому вы-
бор между ними в некоторых слу-
чаях мало сказывается на устой-
чивости арки.
Арка в форме цепной линии Национального
мемориала Джефферсона в Сент-Луисе.
Мемориал построен в честь первой
сухопутной экспедиции, начавшейся
с востока Соединенных Штатов и дошедшей
до тихоокеанского берега.
шел не за короткий отрезок времени, как утверждала Библия,
но что Земля была погружена под воду на протяжении сотен,
если не тысяч лет. Затем, из-за внутренних геологических дви-
жений, горы поднялись над уровнем воды. Гук утверждал, что
рельеф Земли сильно изменился в течение веков из-за земле-
трясений и извержений вулканов.
Все эти теории были подробно описаны в произведе-
нии, в котором были собраны лекции в период между 1667
и 1669 годами. Этот труд появился после «Микрографии» и на-
зывался «Книга о землетрясениях» с довольно длинным вто-
156
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
рым названием: «Лекции и беседы о землетрясениях и подзем-
ных извержениях, объясняющих неровный и неоднородный облик
Земли, и то, какие причины могут объяснить частые открытия
отложений и других окаменелых веществ в море и на земле, рас-
сеянных по всей поверхности земли».
Бестелесные духи или вещества, даже если они существуют,
не могут находиться нигде; а если они где-то находятся,
то это не духи, но обязательно телесные вещества.
Роберт Гук
Затем пришел черед для самого смелого поступка Гука.
Сначала он предложил искать исчезнувшие виды среди ис-
копаемых, расположенных в заброшенных местах. Потом он
подумал, что если сравнить исчезнувшие виды с видами суще-
ствующими, можно прийти к выводу, что некоторые живые ор-
ганизмы не исчезают, а меняются, и что эти изменения связаны
с изменением среды. Он написал, что «изменение климата, по-
чвы и питания часто влекут за собой изменения тел, претерпе-
вающих эти изменения».
Согласно некоторым историкам науки Гук выступал за эво-
люционистскую теорию, которая стала основой появления тео-
рии английского натуралиста Чарльза Дарвина (1809-1882)
о происхождении видов спустя 200 лет.
ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ
Роберт Гук так никогда и не женился. Нам известно только
о его сентиментальных отношениях с женщинами младше
его и низшего социального класса, то есть с женщинами, на-
ходившимися у него в услужении. Гук всегда чувствовал себя
неловко в дамском обществе — отчасти из-за своей внешности,
отчасти из-за неоцененности в течение всей жизни. Возмож-
но, в этом и кроется объяснение того, что любовные отноше-
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
157
ния ученый имел только с прислугой. Не стоит видеть в этом
попытки удовлетворить низменные желания или стремление
властвовать, поскольку известно, что ученый всегда хорошо
обращался с теми, кто от него зависел в той или иной степени.
Стеснительным Гук был только в интимных отношениях.
В других сферах он отличался общительностью, имел много
друзей, ходил в кафе и участвовал в собраниях завсегдатаев,
хотя круг его общения был ограничен людьми, которые в той
или иной степени разделяли его умственные интересы.
Упомянем, однако, об отношениях, которые были очень
важны для Гука, — это связь, которую он поддерживал со сво-
ей племянницей Грейс, дочерью старшего брата Джона. Жизнь
Джона была очень спокойной. Похоже, из-за финансовых труд-
ностей в 1672 году он отослал свою дочь, которой тогда было
всего 10 лет, к Роберту в Лондон. Возможно, Джон надеялся,
что в большом городе девочку будет легче выгодно выдать за-
муж. Он регулярно посылал деньги на воспитание Грейс, од-
нако потом перестал это делать, и братья поменялись ролями.
Теперь Роберт одалживал брату. А 27 марта 1677 года Джон
покончил с собой при странных обстоятельствах, повесившись
на балке собственного дома.
В 1672 году Гук начал вести дневник. Возможно, он не со-
бирался обнародовать его, потому что дневник был напечатан
лишь в 1935 году. Это очень личный текст, с очень короткими
записями, в котором содержатся любопытные отметки, похо-
жие на обозначения астрологического знака Рыб, с упомина-
ниями о племяннице.
Грейс была, похоже, очень красивой женщиной — об этом
свидетельствует большое количество претендентов на ее руку,
среди которых был и сэр Томас Бладворт. Гук всегда относился
к племяннице очень внимательно. Он записал ее в школу, по-
купал ей одежду и украшения. Ученый вел себя по отношению
к Грейс одновременно как кавалер и опекун. Когда в 1687 году
Грейс умерла, Гук погрузился в депрессию, с которой так
и не справился. В последние годы у него начались серьезные
158
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
проблемы со здоровьем. Скорее всего, это были проявления
диабета: ученый ослеп и страдал серьезным расстройством
кровообращения в ногах — до такой степени, что в последний
год жизни не вставал с постели. Гук умер 3 марта 1703 года
в своем жилище в Грешем-колледже. Он не оставил завеща-
ния, был обнаружен лишь сундук с некоторым имуществом
и значительная сумма денег — около 9580 фунтов. Некоторые
из этого делают вывод, что Гук был скупцом, хранившим день-
ги в сундуке, однако справедливее было бы считать, учитывая
его личность, что он не придавал деньгам особого значения.
Вскоре президентом Королевского общества был назначен
Ньютон. Говорили, что даже через 20 лет после смерти Гука его
имя приводило Ньютона в ярость, так что неудивительно, что
Ньютон позаботился об исчезновении архива Гука и его лабо-
ратории вместе со всем содержимым. В 1710 году Королевское
общество переехало из Грешем-колледжа в Крейн-корт. В чис-
ле имущества учреждения были и портреты всех членов обще-
ства. Во время переезда, которым руководил Ньютон, стран-
ным образом был утрачен единственный портрет — портрет
Гука...
Ученый был похоронен в церкви Святой Елены в Лондоне
около своей племянницы Грейс. В 1892 году в церкви проходи-
ла реставрация, и останки всех людей были перезахоронены,
однако в окончательном списке тел, подлежащих перезахоро-
нению, нет ни останков Гука, ни останков Грейс, то есть их тела
были эксгумированы, а где они находятся сейчас — неизвестно.
После окончания реставрационных работ в церкви были уста-
новлены цветные витражи с изображением некоторых выда-
ющихся людей, включая и Гука. Это изображение, как извест-
но, не соответствовало действительности, однако позволило
хотя бы сохранить память об ученом. В апреле 1992 года Ир-
ландская республиканская армия взорвала в Лондоне, недале-
ко от церкви Святой Елены, бомбу. От взрыва витраж разбился
на множество осколков, и его заменили простым стеклом.
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
159
НАУЧНАЯ МЫСЛЬ ГУКА
Рождение новой науки состоялось в первой полови-
не XVII века, когда еще существовал анимизм, прямой наслед-
ник волшебного видения мира, который являлся следствием
религиозного влияния или традиционного герметизма, очень
распространенного в области астрологии, алхимии и даже
в области математики. Тогда одновременно существовали две
противоположные картины мира. С одной стороны была ме-
тафизика, которая считала, что вещества обладают определен-
ными свойствами, «духом», который определяет их поведение.
В этом случае наблюдение должно было довольствоваться
предчувствием этого духа и знать законы, управляющие его
проявлениями. С другой стороны был механицизм, начавший-
ся с Декарта и основывавшийся на том, что все можно объяс-
нить через механические процессы, обладающие собственным
смыслом, и поэтому объяснения вне физики не нужны. Роберт
Гук был одним из главных защитников этого учения.
Таким образом, инструменты, созданные Гуком, чтобы рас-
ширить человеческие способности, приобретают особую важ-
ность, поскольку они позволяют не только улучшить наше вос-
приятие действительности, но и изменяют наше представление
о ней. С помощью нового телескопа ученый не только смог
измерить годичный параллакс звезды, что само по себе было
очень ценным, но и получил неопровержимое доказательство
движения планет вокруг Солнца. Изобретя микроскоп, он так-
же показал незнакомый мир, которого до этого никто не ви-
дел. Но Гук не удовольствовался подробным описанием это-
го мира — он задавался вопросами и искал объяснение новым
данным. Он хотел знать, почему жидкость поднимается по тон-
ким трубкам, почему в пламени свечи есть горячие и холодные
зоны. Ученого не удовлетворяли объяснения в русле анимизма,
которые утверждали, что газы «боятся» пустоты. Ему нужны
были механические объяснения, в которых были бы учтены ча-
стицы газов, которые могли менять свое поведение.
Главным вопросом, которым задавался Гук, был следую-
щий: можно ли объяснить все известные явления, используя
160
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
ПОТЕРЯННЫЕ ОТЧЕТЫ КОРОЛЕВСКОГО ОБЩЕСТВА
28 марта 2006 года представитель Бонхамса, британского торгового
аукционного дома, входящего в число наиболее престижных аукционов
в мире, объявил, что на торги будет выставлен документ, несколько веков
считавшийся утраченным. Речь шла о манускрипте в 520 страниц, автором
которого был Роберт Гук и который был обнаружен в Хэмпшире у частно-
го лица. Документ был продан на заключительных торгах аукциона, ано-
нимный покупатель из Королевского общества заплатил за него полтора
миллиона евро. Манускрипт содержит отчеты о заседаниях Королевского
общества с 1661 по 1691 год. Специалисты по истории науки считают
этот документ наиболее ценным свидетельством истории Королевского
общества в тот период. В нем Гук прямо утверждает, что Ньютон и Бойль
присвоили себе его идеи.
только механику, или у нее есть внутренний предел, непреодо-
лимый барьер, мешающий познать истину до конца?
Позиция ученого была ясной и недвусмысленной: един-
ственное знание, которое мы можем получить, происхо-
дит из опыта и механики, которая способна объяснить опыт.
Это видение науки сталкивалось с сильным сопротивлени-
ем в то время, когда метафизика была еще сильно укоренена
в натурфилософии — приемной матери физики, родившейся
в XVII веке и существующей в наши дни.
Механицизму противопоставлялась другая идея, которой,
впрочем, некоторые мыслители придерживаются до сих пор.
Согласно этой идее объяснение следовало искать в законах Со-
творения, а не в результатах, полученных в лаборатории, кото-
рые могли дать сиюминутный ответ, но также могли притупить
нашу интуицию и помешать познанию высшей истины. Было
очевидно — по крайней мере, Гук отдавал себе в этом отчет,—
что спор шел в русле не только научной, но и религиозной па-
радигмы.
Если все явления природы можно объяснить через меха-
нику, вне потусторонних сил, то, возможно, последних не су-
ществует вовсе? Конечно, подобная точка зрения влекла
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
161
не только философский, но и религиозный конфликт, ибо су-
ществование Бога теряло смысл. Во времена Гука и в той обще-
ственной среде, в которой ученый развивался, любая форма
атеизма была неприемлемой, поэтому он упоминал в некото-
рых своих текстах о Боге, хотя сегодня подобное упоминание
совершенно некстати. Однако эти ремарки следует восприни-
мать как свидетельство «политической гибкости» Гука, а не его
глубокой веры.
Ученый оставил открытой дверь для умозрительной интуи-
ции, никак не связанной с опытом. Во время собраний в кафе,
прогулок, в собственной комнате в Грешем-колледже Гук давал
волю воображению, однако стоило ему войти в лабораторию,
как он «подвергал природу пытке», твердо держался того, о чем
свидетельствовали органы чувств — будь то осязание, зрение
или шестое чувство, усиленные благодаря искусным устрой-
ствам. Его мысль была подчинена механике, и ученый записы-
вал законы, которые диктовала ему природа. Благодаря этому
методологическому подходу Роберт Гук стал одним из самых
ярких представителей новой науки XVII века.
162
АРХИТЕКТОР И ГЕОЛОГ
Список рекомендуемой литературы
Brown, Е, Fisica de los solidos, Barcelona, Editorial Reverte, 1970.
Derry, T.K., Historia de la tecnologia, Madrid, Siglo XXI, 1995.
Gribbin, J., Historia de la ciencia, 1543-2001, Barcelona, Critica,
2003.
Hooke, R., Lecciones de potencia restitutiva о el resorte, Torrejon de
Ardoz (Madrid), Ed. Alpuerto-INTEMAC, 1977. —: Microgra-
fia, Barcelona, Cfrculo de Lectores, 1995.
Kline, M., El pensamiento matematico de la Antigiiedad a nuestros
dias, Madrid, Alianza, 1994.
Lomas, R., El Colegio Invisible, Barcelona, Grijalbo, 2003.
Martin Asi'n, E, Astronomia, Madrid, Paraninfo, 1982.
Newton, I., Principios matemdticos de la filosofia natural у su siste-
ma del mundo, Madrid, Editora Nacional, 1982.
Robinson, P. у Hewitt, P, Fisica conceptual, Madrid, Pearson, 1998.
Valera, M., Hooke. La ambition de una ciencia sin limites, Tres Can-
tos (Madrid), Nivola, 2009.
163

У казатель
curator 13,46,139,141,148
De potentia restitutiva 13, 72, 73,
75, 141
Micrographia («Микрография»)
10, И, 13, 34,37, 39, 47-57,
72,103,106,110,117, 126, 141,
155, 156
Novum organum 41, 42
Philosophical Transactions 126
аберрация 96,98-99,102,109,124
азотистый воздух 34-38, 111
амплитуда 76, 77,80,92
анкер 88,145
Басби, Ричард 22, 146
Бладворт, Томас 143, 158
Бойль, Роберт 8,13, 20, 25, 26, 29,
30-33, 36-37, 44,45, 73,120,
125,161
Браге, Тихо 104
Браункер, Уильям 45, 46, 50
Бэкон, Фрэнсис 8, 26, 39, 41-44,
46
вакуумная камера 8, 29-31, 34, 37
Вестминстерская школа 13, 22,
145
возвращающая сила 7, 63, 66, 69,
74, 76, 79, 148
воздушный насос 13, 29, 33, 35,36
Галилей 26, 27, 31, 86,97,110,124,
150
Галлей, Эдмунд 86,108,110, 136
Гамма Дракона 101-102
Гарвей, Уильям 35, 51
Гаррисон, Джон 90-91
Гевелий, Ян 105-111,140
гелиоскоп 72,140
Герике, Отто фон 28, 29
Грейс 158,159
Грешем-колледж 13, 23, 44-46,
102,103,142,145, 159, 162
Гринвич 84, 85, 104,144
Гюйгенс, Христиан 30,81, 87,90,
92,115,116,120,130,131,132,
134,152,153
Дарвин, Чарльз 157
дифракция 115,116, 120
165
закон всемирного тяготения 7,9,
82,93, ИЗ, 127,128,131,133,
140
закон Гука 7, 63, 65, 69, 71, 73, 74,
79
зрительная труба 26,97,107, 148
капиллярность 9, 13, 15, 55, 60
Карл II 46,50, 144, 145
Кассегрен 98, 99
квадрант 9, 104, 105, 108
кислород 9, 11, 37-38
клетки 49, 60
конический маятник 9, 80-82,
105,127,128, 131
Королевское общество 8,11,13,
20, 24,30, 39,44-48, 50,51,54,
106, 108-110,125-128, 132,
135,136,145,146,159,161
Крайст-Черч 13, 23, 24, 75
Кутлер, Джон 13, 139, 140,142
«Кутлеровские лекции» 72, 128,
139-141
Лели, Питер 13, 19, 21, 22
Липперсгей, Ганс 95,97
магдебургские полушария 28
Майоу, Джон 36
Мариотт, Эдм 32
маятник 8, 13,31, 77-82, 88-92,
105, 127, 128, 131
микроскоп 8, 10,48, 50-54, 58, 59,
61, 160
микроточка 58
Незримая Коллегия 8, 39, 45, 143,
149
необратимая деформация 71
«Новая Атлантида» 42, 43
Ньютон, Исаак 7,9, 10, 13,82,86,
113,115-120,124-126,128,
130-136,152,159,161
Ольденбург, Генри 45,106,109,
110, 126, 127
отражение 111, 115, 118,119
параллакс 9,100-102,144,148,
160
парсек 101
Паскаль, Блез 27
период 77,80-81, 84,89,92
преломление 95, 115, 118-120,
124-126
призма 125, 133
пружина 7, 8, 13, 63, 65-76, 78,
80,87
Рен, Кристофер 8,10, 26,44,45,
50, 102, 143-146, 148
Сервет, Мигель 35
Снелль, Виллеброрд 119,120
сообразность 57, 60
таутохронная кривая 89,90
телескоп 8,95-99,102,103,105,
106, 125,160
Торричелли, Эванджелиста 27
Тринити-колледж 42,87, 145
Уаллер, Ричард 20,33
Уилкинс, Джон 24-25, 45, 46, 144
Уиллис, Томас 8,13, 26,32, 34,44
упругость 7, 13, 29, 56, 68-70, 72,
73, 141
флогистон 11, 37
фульминат 32-35
166
УКАЗАТЕЛЬ
Хоскинс, Джон 19, 20
центробежная сила 131
центростремительная сила 9, 79,
81,128-131,140
цепная линия 149-154, 156
частота 56, 57, 77
часы с пружинным приводом 75,
87
Шееле, Карл Вильгельм 38
Экспериментальный клуб Ок-
сфорда 44
эфир 55-56,58,60,111
Юнг, Томас 134,135,154
УКАЗАТЕЛЬ
167
Наука. Величайшие теории
Выпуск № 40, 2015
Еженедельное издание
РОССИЯ
Издатель, учредитель, редакция:
ООО «Де Агостини», Россия
Юридический адрес: Россия, 105066,
г. Москва, ул. Александра Лукьянова,
д. 3, стр. 1
Письма читателей по данному адресу
не принимаются.
Генеральный директор: Николаос Скилакис
Главный редактор: Анастасия Жаркова
Старший редактор: Дарья Клинг
Финансовый директор: Полина Быстрова
Коммерческий директор: Александр Якутов
Менеджер по маркетингу: Михаил Ткачук
Младший менеджер по продукту:
Елизавета Чижикова
Для заказа пропущенных выпусков
и по всем вопросам, касающимся
информации о коллекции, обращайтесь
по телефону «горячей линии» в Москве:
8-495-660-02-02
Телефон бесплатной «горячей линии»
для читателей России:
« 8-800-200-02-01
Адрес для писем читателей:
Россия, 600001, г. Владимир, а/я 30,
«Де Агостини», «Наука. Величайшие
теории»
Пожалуйста, указывайте в письмах свои кон-
тактные данные для обратной связи (теле-
фон или e-mail).
Распространение: ООО «Бурда Дистрибью-
шен Сервисиз»
Свидетельство о регистрации СМИ в Феде-
ральной службе по надзору в сфере связи, ин-
формационных технологий и массовых ком-
муникаций (Роскомнадзор) ПИ № ФС77-
56146 от 15.11.2013
УКРАИНА
Издатель и учредитель:
ООО «Де Агостини Паблишинг», Украина
Юридический адрес:
01032, Украина, г. Киев, ул. Саксаганского,
119
Генеральный директор: Екатерина Клименко
Для заказа пропущенных выпусков
и по всем вопросам, касающимся информа-
ции о коллекции, обращайтесь по телефону
бесплатной горячей линии в Украине:
0-800-500-8-40
Адрес для писем читателей:
Украина, 01033, г. Киев, а/я «Де Агостини»,
«Наука. Величайшие теории»
Украша, 01033, м. Ки!в, а/с «Де Агоспш»
Свидетельство о регистрации печатного
СМИ Государственной регистрационной
службой Украины
КВ № 20525-10325Р от 13.02.2014
БЕЛАРУСЬ
Импортер и дистрибьютор в РБ:
ООО «Росчерк», 220037, г. Минск,
ул. Авангардная, 48а, литер 8/к,
тел./факс: + 375 (17) 331 94 41
Телефон «горячей линии» в РБ:
+ 375 17 279-87-87
(пн-пт, 9.00-21.00)
Адрес для писем читателей:
Республика Беларусь, 220040, г. Минск,
а/я 224, ООО «Росчерк», «Де Агостини»,
«Наука. Величайшие теории»
КАЗАХСТАН
Распространение:
ТОО «Казахеко-Германское предприятие
БУРДА-АЛАТАУ ПРЕСС»
Казахстан, г. Алматы, ул. Зенкова, 22
(уг. ул. Гоголя), 7 зтаж.
Я+7 727 311 12 86, +7 727 311 12 41
(вн. 109), факс: +7 727 311 12 65
Издатель оставляет за собой право изменять
розничную цену выпусков. Издатель остав-
ляет за собой право изменять последователь-
ность выпусков и их содержание.
Отпечатано в полном соответствии
с качеством предоставленного
электронного оригинал-макета
в ООО «Ярославский полиграфический
комбинат»
150049, Ярославль, ул. Свободы, 97
Формат 70 х 100 / 16.
Гарнитура Petersburg
Печать офсетная. Бумага офсетная.
Печ. л. 5,25. Усл. печ. л. 6,804.
Тираж: 20 000 экз.
Заказ № 1512750.
© Enrique Gracian Rodriguez, 2013 (текст)
© RBA Collecionables S.A., 2014
© ООО “Де Агостини”, 2014 2015
ISSN 2409-0069
(12+)
Данный знак информационной про-
дукции размещен в соответствии с требова-
ниями Федерального закона от 29 декабря
2010 г. № 436-ФЗ «О защите детей от ин-
формации, причиняющей вред их здоровью
и развитию».
Коллекция для взрослых, не подлежит обя-
зательному подтверждению соответствия
единым требованиям установленным Тех-
ническим регламентом Таможенного союза
«О безопасности продукции, предназначен-
ной для детей и подростков» ТР ТС 007/2011
от 23 сентября 2011 г. № 797
Дата выхода в России 10.10.2015
Роберт Гук - один из крупнейших ученых XVII века, но известен он дале-
ко не так хорошо, как этого заслуживает. Больше всего на слуху - закон
об упругих телах, носящий имя ученого, однако помимо этого Гук - совре-
менник и соперник Ньютона - первым понял, что движение планет можно
описать с механической точки зрения, и это стало решающим шагом к от-
крытию всемирного тяготения. Также Гук усовершенствовал микроскоп:
ученый использовал его для множества наблюдений, результаты которых
потом зарисовывал, причем красота этих рисунков сравнима только с их
научной значимостью. Гук был неутомимым экспериментатором, он скон-
струировал первую вакуумную камеру - один из первых телескопов-реф-
лекторов, - а также множество метеорологических и измерительных при-
боров. Кроме того, ученый состоял в Лондонском королевском обществе
и участвовал в восстановлении Лондона после Великого пожара 1666 года.
Неудивительно, что Гука называют британским Леонардо.
Рекомендуемая розничная цена: 289 руб.