Далее я перешёл к более практическому рассмотрению того, что может произвести различие угла падения лучей, идущих от различных частей Солнца. И из опыта и расчётов стало мне очевидно, что различие углов падения лучей, идущих от различных частей Солнца, не может вызвать после их пересечения расхождения на угол заметно больший, чем тот, под которым они ранее сходились, величина же этого угла не больше 31–32 минут; поэтому нужно найти иную причину, которая могла бы объяснить появление угла в два градуса сорок девять минут.[20]
Тогда я стал подозревать, не идут ли лучи после прохождения их через призму криволинейно, и не стремятся ли они в соответствии с их большей или меньшей криволинейностью к различным частям стены. Моё подозрение усилилось, когда я припомнил, что часто видел теннисный мяч, который при косом ударе ракеткой описывает подобную кривую линию. Ибо мячу сообщается при этом как круговое, так и поступательное движения. Та сторона мяча, где оба движения согласуются, должна с большей силой давить и толкать прилежащий воздух, чем другая сторона, и, следовательно, будет возбуждать пропорционально большее сопротивление и реакцию воздуха. И по этой самой причине, если бы лучи света были шарообразными телами (гипотеза Декарта) и при их наклонном продвижении из одной среды в другую они приобрели бы круговое движение, они должны были бы испытывать большее сопротивление от омывающего их со всех сторон эфира с той стороны, где движения согласуются, и постепенно отгибались бы в другую сторону. Однако, несмотря на всю правдоподобность этого предположения, я при проверке его не наблюдал никакой кривизны лучей. И кроме того (что было достаточно для моей цели), я наблюдал, что различие между длиной изображения и диаметром отверстия, через которое проходил свет, было пропорционально расстоянию между ними.
Постепенно устраняя эти подозрения, я пришёл наконец к experimentum crucis, который был таков: я взял две доски и поместил одну из них непосредственно за призмой окна, так что свет мог следовать через небольшое отверстие, проделанное в ней для этой цели, и падать на другую доску, которую я разместил на расстоянии примерно 12 футов, причём в ней также было проделано отверстие с тем, чтобы часть свата могла пройти через неё. Затем я разместил за этой второй доской другую призму таким образом, что свет, пройдя через обе эти доски, мог следовать сквозь призму, снова преломляясь в ней, прежде чем он упадёт на стену. Сделав так, я взял первую призму в руку и медленно повёртывал её туда и сюда, примерно вокруг оси, так что разные части изображения, падавшего на вторую доску, могли последовательно проходить через отверстие в ней, и я мог наблюдать, на какое место стены отбрасывает лучи вторая призма. И я увидел посредством изменения этих мест, что свет, стремящийся к тому концу изображения, к которому происходило наибольшее преломление первой призмой, испытывал во второй призме значительно большее преломление, чем свет, направленный к другому концу. И таким образом была открыта истинная причина длины этого изображения, которая не может быть иной, чем то, что свет состоит из лучей различной преломляемости, которые независимо от различия их возникновения падают на различные части стены в соответствии с их степенями преломления…»
Это полнокровное описание, направленное поначалу Ньютоном в Королевское общество и вскоре напечатанное в «Философских трудах» под названием «Письмо г-на Исаака Ньютона, профессора математики Кембриджского университета, содержащее новую теорию света и цветов», является маленьким шедевром нового типа научного исследования, ставшим образцом для многих поколений учёных. Ньютон не придерживается никаких гипотез; мысль чётко регистрирует результаты эксперимента, эксперимент устраняет малейшие сомнения мысли.
На страницах этого краткого мемуара воскресают забытые традиции древних геометров, простота и доказательность Евклида. Каждое предположение тут же сопровождается его экспериментальным изучением. Эксперименты приводят к теоремам, теоремы проверяются опытом, они дают возможность предсказывать будущие явления. Ньютон ничему не верит на слово, строго следуя и девизу Королевского общества «Ничто на слово», и Бэкону, и Декарту, начавшему свою книгу «Начала философии» с призыва всё подвергнуть сомнению.
Гигантское многообразие экспериментального материала, накопленного в оптике до Ньютона, уложилось теперь в скупые и чёткие формулировки. Ньютон сделал действительно крупнейшее открытие. Его выводы весьма многозначительны:
«1. Точно так же, как лучи света различаются по степени их преломления, точно так же они различаются и по их склонности проявлять тот или иной частный цвет. Цвета не являются качествами света, происходящими из-за преломлений или отражений в естественных телах (как обычно считают), но суть естественные и прирождённые качества, различные в различных лучах…
2. Одной и той же степени преломляемости всегда соответствует один и тот же цвет, а одному и тому же цвету всегда соответствует одна и та же степень преломляемости. А связь между цветами и преломляемостью очень точна и чётка: лучи либо точно согласуются в обоих отношениях, либо пропорционально в них же не согласуются.
3. Образцы цвета и степень отклонения, свойственные каждому отдельному сорту лучей, не изменяются ни преломлением, ни отражением от естественных тел, ни любой иной причиной, которую я смог наблюдать».
Ньютон полностью отказался от физиологического критерия восприятия и оценки цветов. Он связал конкретные цвета с конкретным углом преломления и тем самым превратил их оценку из субъективной в научную. Первичный цвет для Ньютона — это тот, который уже не может быть разложен призмой на другие цвета. Ньютон проводил чёткое различие между физиологическим восприятием цвета и его объективными характеристиками. Вспомним его эксперименты с придавливанием глазного яблока, когда перед глазом возникали цветные радужные картины, движущиеся пятна, целые миры, образованные лишь физиологическими ощущениями, не существующие реально. Или взять, например, последействие ретины, когда изображение остаётся на сетчатке ещё некоторое время после того, как глаза закрыты. Или цветовую слепоту — ту, которая не даёт людям возможности правильно оценить цвет того или другого тела. Произвольность этих ощущений привела Ньютона к мысли проводить оценку цветов на твёрдой научной основе, так, чтобы эта оценка могла быть подтверждена и повторена. Здесь-то и лежит основной водораздел между мировоззрением Гука и Ньютона.
Гипотезы Гука и теории Ньютона, несмотря на уверения Ньютона, на самом деле не имели между собой ничего общего. Первые были плодом раскованного ума, иногда чрезвычайно остроумным, чаще — фантазией художника, вторые были строгой реальностью, соком самой жизни. Теории Ньютона делали возможным развитие физики как точной науки. Она стала всё больше приближаться к математике и всё больше отдаляться от философии.
Письмо с описанием экспериментов и выводов, посланное Ньютоном издателю «Философских трудов», должно было перед опубликованием пройти апробацию в Королевском обществе, быть там заслушано и обсуждено. Это и произошло 8 февраля 1672 года.
Решение Королевского общества
«Решено торжественно поблагодарить автора от имени общества за очень талантливое исследование и известить его о том, что общество полагает, что оно весьма подходит, в случае согласия автора, для опубликования, — как с целью более удобного рассмотрения её философами, так и для устранения незначительных недочётов, содержащихся там, так и для защиты автора против возможных неосновательных претензий других лиц. Решено также, чтобы исследование было занесено в регистрационную книгу. Желательно также, чтобы епископ Солсберийский, господин Бойль и господин Гук внимательно ознакомились бы с ним, оценили бы его и дали бы отзыв о нём обществу».