Одна гипотеза, объясняющая свойства света, изложенные в нескольких моих статьях

«Одна гипотеза, объясняющая свойства света, изложенные в нескольких моих статьях» (англ. An Hypothesis explaining the Properties of Light, discoursed of in my several Papers) — статья Исаака Ньютона 1672 года, отвечающая на критику его дебютного «Письма, содержащего новую теорию света и цветов». Оглашена на заседаниях Лондонского королевского общества 9 и 16 декабря 1675 года.

Цитаты

Гипотеза о телесности света, если бы я предлагал таковую, имеет значительно большее родство с собственной гипотезой оппонента, чем это ему, по-видимому, известно; колебания эфира полезны и необходимы и в той и в другой. Ибо, если предположить, что лучи света являются малыми телами, испускаемыми во все стороны светящими субстанциями, то лучи эти, ударяясь о преломляющую или отражающую поверхность, должны бы возбуждать в эфире колебания столь же необходимо, как камни в воде, когда они в неё брошены. <…> Если бы мне пришлось принять какую-нибудь гипотезу, я выбрал бы эту, но высказанную в более общей форме, без определения того, что такое свет, кроме того, что он есть нечто, способное возбуждать колебания в эфире…

The hypothesis of light's being a body, had I propounded it, has a much greater affinity with the objector's own hypothesis, than he seems to be aware of; the vibrations of the æther being as useful and necessary in this as in his. For, assuming the rays of light to be small bodies emitted every way from shining substances, those, when they impinge on any refracting or reflecting superficies, must as necessarily excite vibrations in the æther, as stones do in water when thrown into it. <…> Were I to assume an hypothesis, it should be this, if propounded more generally, so as not to determine what light is, farther than that it is something or other capable of exciting vibrations in the æther…

Перейду к гипотезе: во-первых, в ней предполагается, что существует некая эфирная среда, во многом имеющая то же строение, что и воздух, но значительно разреженнее, тоньше и эластичнее. Немаловажным аргументом существования такой среды является то, что движение маятника в стеклянном сосуде с выкачанным воздухом прекращается почти столь же быстро, как и на открытом воздухе. Нельзя, однако, предполагать, что эта среда есть однородная материя: она складывается частью из основного косного тела эфира, частью из других различных эфирных газов во многом подобно тому, как воздух слагается из косного тела воздуха, перемешанного с различными парами или выдыханиями. В пользу такой разнородности, по-видимому, говорят электрические и магнитные истечения, а также тяготение. Может быть, общий остов природы не что иное, как различные сплетения некоторых эфирных газов или паров, конденсируемых как бы осаждением, подобно тому, как пары сгущаются в воду, или выдыхания в более грубые субстанции, хотя и не столь легко… <…> гравитационное притяжение земли может также причиняться непрерывной конденсацией некоторого иного, схожего эфирного газа. Этот газ не основное тело косного эфира, но нечто более тонкое и субтильное, рассеянное в нём, имеющее возможно маслянистую или клейкую, вязкую и упругую природу; он находится к эфиру в том же отношении, как жизненный воздушный газ, требующийся для поддержания пламени и жизненных движений, к воздуху. Такой эфирный газ может сгущаться в телах, подвергнутых брожению или горящих, или иным способом собираться в парах земли и воды в некий род влажной активной материи для постоянных нужд природы, приставая к стенкам этих пор так же, как пары конденсируются на стенках сосуда. Если это так, то обширное тело земли, каковое всюду может быть действительным центром вечной работы, способно непрерывно сгущать такое количество этого газа, чтобы вызывать нисхождение его сверху с большей скоростью для использования. При таком нисхождении этот газ может увлекать вниз с собою тела, через которые он проходит с силою, пропорциональною поверхностям всех частиц тел, на которые действует. Природа создаёт круговорот посредством медленного подъёма такого же количества материи из внутренней земли в воздушной форме; эта материя некоторое время составляет атмосферу; но она непрерывно вытесняется новым воздухом: выдыхания и пары, подымающиеся снизу, наконец снова исчезают в эфирных пространствах (за исключением некоторой части паров, которые обращаются в дождь) и здесь, может быть, со временем тают и утоньчаются в своё первое начало. Ибо природа — вечный работник, производящий жидкости из твёрдых тел и твёрдые из жидких <…>. Солнце, как и земля, быть может, обильно впитывает газы для сохранения своего сияния и для сдерживания планет, чтобы они не удалялись от него. <…> Во-вторых, нужно предположить, что эфир является колеблющейся средой подобно воздуху, только колебания его значительно быстрее и мельче; колебания воздуха, производимые обычным человеческим голосом, следуют друг за другом на расстоянии более полуфута или фута; колебания же эфира — на расстоянии, меньшем стотысячной части дюйма. <…> В-третьих, воздух проходит через отверстия маленьких стеклянных трубок не столь легко, как через широкие, и потому находится внутри них в большей степени разрежения, чем в свободных воздушных пространствах <…>. Подобным же образом предполагаю я, эфир хотя и проходит через поры кристалла, стекла, воды и других естественных тел, однако в этих порах он находится в большей степени разрежения, чем в свободных эфирных пространствах <…>. Поэтому, может быть, винный спирт; например, хотя и является лёгким телом, однако, имея тонкие частицы, а следовательно, меньшие поры, чем вода, является жидкостью с большим преломлением. В этом же, возможно, главная причина сцепления частиц твёрдых и жидких тел, хрупкости стекла и тел, частицы которых не скользят одна относительно другой при сгибании <…>. Плотный эфир, окружающий эти тела, должен давить и сжимать вместе их частицы, подобно тому как воздух, окружающий два куска мрамора, сжимает их, если между ними мало или совсем нет воздуха. Далее и такая трудная проблема: каким образом мускулы сжимаются и расширяются, вызывая животные движения, может получить отсюда большее освещение, чем посредством каких-либо иных способов, придуманных до сих пор людьми. Ибо если в человеке есть некоторая способность сжимать и разрежать по произволу эфир, проникающий в мускулы, то такое сжатие или расширение должно менять сжатие мускула, производимое окружающим эфиром, соответственно вызывая его подъём или оседание. <…> В-четвёртых, я предполагаю, что свет не эфир, не его колебательное движение, но нечто иное, распространяющееся от светящихся тел. Желающие могут предполагать его агрегатом различных перипатетических свойств. Другие могут предполагать, что свет — множество невообразимо малых и быстрых корпускул различных размеров, отлетающих от светящихся тел на большие расстояния одна от другой, но без заметного промежутка времени. Эти корпускулы непрерывно нудятся вперёд некоторым началом движения, вначале ускоряющем их до тех пор, пока сопротивление эфирной среды не сравняется с силою этого начала, так же как тела, падающие в воде, ускоряются до тех пор, пока сопротивление воды не станет равным силе тяготения. Бог, давший животным собственное движение, которое выше нашего понимания, несомненно может произвести и другие начала движения в телах, которые мы столь же мало понимаем. Некоторые просто сочтут это начало духовным, хотя можно указать и механическое начало; но я предпочитаю обойти этот вопрос. <…> Во избежание пререканий и для общности гипотезы пусть каждый останется при своём. Чем бы ни являлся свет, я предполагаю, однако, что он состоит из лучей, отличающихся один от другого по таким случайным признакам, как толщина, форма или сила, подобно тому как отличаются песчинки на берегу, морские волны, лица людей и все другие естественные предметы того же рода. Почти невозможно найти среди вещей одного рода вещи без какого-либо случайного отличия.

To proceed to the hypothesis: First, it is to be supposed therein, that there is an æthereal medium much of the same constitution with air, but far rarer, subtler, and more strongly elastic. Of the existence of this medium the motion of a pendulum in a glass exhausted of air almost as quickly as in the open air, is no inconsiderable argument. But it is not to be supposed, that this medium is one uniform matter, but compounded, partly of the main phlegmatic body of æther, partly of other various æthereal spirits, much after the manner, that air is compounded of the phlegmatic body of air intermixed with various vapours and exhalations: for the electric and magnetic effluvia, and gravitating principle, seem to argue such variety. Perhaps the whole frame of nature may be nothing but various contextures of some certain æthereal spirits, or vapours, condensed as it were by precipitation, much after the manner, that vapours are condensed into water, or exhalations into grosser substances, though not so easliy condensible… <…> may the gravitating attraction of the earth be caused by the continual condensation of some other such like æthereal spirit, not of the main body of phlegmatic æther, but of something very thinly and subtilly difused through it, perhaps of an unctuous or gummy, tenacious, and springy nature, and bearing much the same relation to æther, which the vital aereal spirit, requisite for the conservation of flame and vital motions, does to air. For, if such an æthereal spirit may be condensed in fermenting or burning bodies, or otherwise coagulated in the pores of the earth and water into some kind of humid active matter, for the continual uses of nature, adhering to the sides of those pores, after the manner that vapours condense on the sides of a vessel; the vast body of the earth, which may be every where to the very center in perpetual working, may continually condense so much of this spirit, as to cause it from above to descend with great celerity for a supply; in which descent it may bear down with it the bodies it pervades with force proportional to the superficies of all their parts it acts upon; nature making a circulation by the slow ascent of as much matter out of the bowels of the earth in an aereal form, which, for a time, constitues the atmosphere; but being continually buoyed up by the new air; exhalations and vapours rising underneath, at length (some parts of the vapours, which return in rain, excepted) vanishes again into the æthereal spaces, and there perhaps in time relents, and is attenuated into its first principle: for nature is a perpetual worker, generating fluids out of solids, and solids out of fluids, fixed things out of volatile, and volatile out of fixed, subtil out of gross and gross out of subtil; some things to ascend, and make the upper terrestrial juices, rivers, and the atmosphere; and by consequence, others to descend for a requital to the former. And, as the earth, so perhaps may the sun imbibe this spirit copiously, to conserve his shining, and keep the planets from receding further from him. <…> In the second place, it is to be supposed, that the æther is a vibrating medium like air, only the vibrations far more swift and minute; those of air, made by a man's ordinary voice, succeeding one another at more than half a foot or a foot distance; but those of æther at a less distance than the hundred thousandth part of an inch. <…> Thirdly, as the air can pervade the bores of small glass pipes, but yet not so easily as if they were wider; and therefore stands at a greater degree of rarity than in the free aereal spaces; <…> so I suppose æther, though it pervades the pores of crystal, glass, water, and other natural bodies, yet it stands at a greater degree of rarity in those pores, than in the free æthereal spaces <…>. Whence it may be, that the spirit of wine, for instance, though a lighter body, yet having subtiler parts, and consequently smaller pores, than water, is the more strongly refracting liquor. This also may be the principal cause of the cohesion of the parts of solids and fluids, of the springiness of glass, and bodies, whose parts slide not one upon another in bending <…>. For the denser æther, which surrounds these bodies, must croud and press their parts together, much after the manner that air surrounding two marbles presses them together, if there be little or no air between them. Yea, and that puzzling problem; By what means the muscles are contracted and dilated to cause animal motion, may receive greater light from hence than from any means men have hitherto been thinking on. For, if there be any power in man to condense and dilate at will the æther, that pervades the muscle, that condensation or dilation must vary the compression of the muscle, made by the ambient æther, and cause it to swell or shrink accordingly. <…> In the fourth place, I suppose light is neither æther, nor its vibrating motion, but something of a different kind propagated from lucid bodies. They, that will, may suppose it an aggregate of various peripatetic qualities. Others may suppose it multitudes of unimaginable small and swift corpuscles of various sizes, springing from shining bodies at great distances one after another; but yet without any sensible interval of time, and continually urged forward by a principle of motion, which in the beginning accelerates them, till the resistence of the æthereal medium equal the force of that principle, much after the manner that bodies let fall in water are accelerated till the resistance of the water equals the force of gravity. God, who gave animals self-motion beyond our understanding, is, without doubt, able to implant other principles of motion in bodies, which we may understand as little. Some would readily grant this may be a spiritual one; yet a mechanical one might be shewn, did not I think it better to pass it by. <…> To avoid dispute, and make this hypothesis general, let every man here take his fancy: only, whatever light be, I suppose, it consists of rays differing from one another in contingent circumstances, as bigness, form, or vigour; like as the sands on the shore, the waves of the sea, the faces of men, and all other natural things of the same kind differ; it being almost impossible for any sort of things to be found without some contingent variety.

… тела различных размеров, плотностей или качеств при ударе или другом действии возбуждают звуки различных тонов, а следовательно, и колебания в воздухе различных толщин. Я предполагаю также, что лучи света, ударяясь о жёсткую преломляющую поверхность, возбуждают колебания в эфире. Эти лучи, чтобы они из себя ни представляли, различаются по величине, напряжению или силе и возбуждают колебания различных толщин. Самые широкие, наиболее напряжённые или наиболее мощные лучи вызывают колебания самые большие, остальные лучи, более короткие вызывают колебания соответственно своей толщине, напряжённости или силе. Концы волосков оптического нерва, которыми вымощена или облицована сетчатка, являются преломляющей поверхностью такого рода. Когда лучи ударяются об эти полости, они должны возбуждать там указанные колебания. Эти колебания (подобно звукам рога или трубы) будут пробегать вдоль водянистых пор или кристаллических сердцевин волосков, через оптические нервы в чувствилище (сам свет сделать этого не может). В чувствилище, предполагаю я, они вызывают чувство различных цветов, соответственно своей толщине и смешению. Наиболее широкие колебания вызывают самые сильные цвета, — красные и жёлтые, — наименее широкие, самые слабые цвета, — синие и фиолетовые, — средние возбуждают зелёные цвета, а смесь всех — белый цвет…

… as bodies of various sizes, densities, or sensations, do by percussion or other action excite sounds of various tones, and consequently vibrations in the air of various bigness; so when the rays of light, by impinging on the stiff refracting superficies, excite vibrations in the æther, those rays, whatever they be, as they happen to differ in magnitude, strength or vigour, excite vibrations of various bigness; the biggest, strongest, or most potent rays, the largest vibrations; and others shorter, according to their bigness, strength, or power: and therefore the ends of the capillamenta of the optic nerve, which pave or face the retina, being such refracting superficies, when the rays impinge upon them, they must there excite these vibrations, which vibrations (like those of sound in a trunk or trumpet) will run along the aqueous pores or crystalline pith of the capillamenta through the optic nerves into the sensorium (which light itself cannot do) and there, I suppose, affect the sense with various colours, according to their bigness and mixture; the biggest with the strongest colours, reds and yellows; the least with the weakest, blues and violets; the middle with green, and a confusion of all with white…

Перевод

С. И. Вавилов

О статье и гипотезах

	16 декабря 1675 года продолжалось слушание гипотезы Ньютона. <…> Господин Гук сказал, что всё основное, о чём говорилось, уже содержится в его «Микрографии» и что мистер Ньютон немного продвинулся вперёд только в частностях. — статью не рекомендовали для публикации
	— журнала общества

Сэр, я Вам обязан за Вашу прямоту, заключающуюся в том, что Вы знакомите меня с инсинуациями мистера Гука. <…> Единственная вещь, которую я написал и о которой он может сказать, что она взята из его гипотезы, — это способность эфира вибрировать… Утверждения о том, что эфирные вибрации — это свет, принадлежит ему, но то, что сам эфир может вибрировать, — это (я полагаю) взято из фонтана, находящегося повыше; то, что эфир — более тонкая материя, чем воздух, и что воздух есть вибрирующая среда, — это известные принципы, которым я и следую. Я бы хотел, чтобы мистер Гук показал мне, что пусть не вся сумма гипотез, которые я выдвинул, есть инсинуация, но хотя бы часть из них взята из его «Микрографии»; но тогда я также ожидаю, что он покажет, что является его личным вкладом. <…> К вещам, которые я заимствовал у Декарта, пожалуйста, добавьте ещё и то, что все части твёрдых тел имеют колебательные движения; иначе он будет говорить, что я взял у него и то, что я говорю о тепле, и то, что он сам заимствовал из Декарта…

— Ньютон, письмо Г. Ольденбургу, 10 января 1676

Мне кажется, что и Ваши и мои работы направлены к одной цели, а именно к раскрытию истины, и я полагаю, что мы должны выслушивать взаимные возражения, пока и поскольку они не переходят в выражение открытой вражды. Наши с Вами головы равно настроены на то, чтобы получать самые точные выводы причин из эксперимента. Если бы, таким образом, Вы выразили бы желание обмениваться со мной соображениями о подобных материях посредством частной переписки, я бы с радостью принял это. <…> Я признаю, что столкновение двух соревнующихся, каждого из которых довольно трудно победить, может произвести свет, даже если их столкнули за уши лоб в лоб чужие руки, чужие инициативы и чужие намерения. Но подобное столкновение скорее произведёт не свет, а нездоровую жару…

— Роберт Гук, письмо Ньютону, январь 1676

	Я ничего более не желаю, чем избежать в вопросах науки всякого дальнейшего состязания, которое может иметь место в печати, и поэтому я с радостью принимаю Ваше предложение о частной переписке. То, что делается перед многими свидетелями, редко оканчивается только поисками истины; а то, что имеет место между друзьями в частном порядке, больше заслуживает названия консультации, чем состязания.
	— Ньютон, письмо Гуку

	Я искренне ценю Ваши замечательные умозаключения, я сужу по ним, что Вы пошли в этом деле гораздо дальше, чем я. Считаю, что для исследования этого предмета невозможно было бы найти более подходящего и более способного человека, чем Вы.
	— Гук, письмо Ньютону

Эта статья Ньютона — пир гипотез, во время которого главный герой этого пира то и дело провозглашает себя аскетом и трезвенником. Затея Ньютона, однако, не удалась. Его «ход конём» — засталбливание гипотез при провозглашении полного отказа от них — был легко разгадан. И, следовательно, диспута избежать, конечно, не удалось. Прочитанная статья сразу же вовлекла Ньютона в бешеный водоворот страстей, споров, возражений и обвинений. <…> Несмотря на то, что Ньютон весьма деликатно обошёлся с Гуком и его гипотезой, Гук никак не был удовлетворён. Он считал, что Ньютон покушается теперь на открытое лично им явление дифракции и на его вибрационную теорию.

— Владимир Карцев, «Ньютон»