Текст книги "100 великих учёных"

Автор книги: Дмитрий Самин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 50 страниц)

ХРИСТИАН ГЮЙГЕНС

(1629–1695)

Христиан Гюйгенс фон Цюйлихен – сын голландского дворянина Константина Гюйгенса, родился 14 апреля 1629 года. «Таланты, дворянство и богатство были, по-видимому, наследственными в семействе Христиана Гюйгенса», – писал один из его биографов. Его дед был литератор и сановник, отец – тайный советник принцев Оранских, математик, поэт. Верная служба своим государям не закрепощала их талантов, и, казалось, Христиану предопределена та же, для многих завидная судьба. Он учился арифметике и латыни, музыке и стихосложению. Генрих Бруно, его учитель, не мог нарадоваться своим четырнадцатилетним воспитанником: «Я признаюсь, что Христиана надо назвать чудом среди мальчиков… Он развёртывает свои способности в области механики и конструкций, делает машины удивительные, но вряд ли нужные».

Учитель ошибался: мальчик всё время ищет пользу от своих занятий. Его конкретный, практический ум скоро найдёт схемы как раз очень нужных людям машин.

Впрочем, он не сразу посвятил себя механике и математике. Отец решил сделать сына юристом и, когда Христиан достиг шестнадцатилетнего возраста, направил его изучать право в Лондонский университет. Занимаясь в университете юридическими науками, Гюйгенс в то же время увлекается математикой, механикой, астрономией, практической оптикой. Искусный мастер, он самостоятельно шлифует оптические стёкла и совершенствует трубу, с помощью которой позднее совершит свои астрономические открытия.

Христиан Гюйгенс был непосредственным преемником Галилея в науке. По словам Лагранжа, Гюйгенсу «было суждено усовершенствовать и развить важнейшие открытия Галилея». Существует рассказ о том, как в первый раз Гюйгенс соприкоснулся с идеями Галилея. Семнадцатилетний Гюйгенс собирался доказать, что брошенные горизонтально тела движутся по параболам, но, обнаружив доказательство в книге Галилея, не захотел «писать „Илиаду“ после Гомера».

Окончив университет, он становится украшением свиты графа Нассауского, который с дипломатическим поручением держит путь в Данию. Графа не интересует, что этот красивый юноша – автор любопытных математических работ, и он, разумеется, не знает, как мечтает Христиан попасть из Копенгагена в Стокгольм, чтобы увидеть Декарта. Так они не встретятся никогда: через несколько месяцев Декарт умрёт.

В 22 года Гюйгенс публикует «Рассуждения о квадрате гиперболы, эллипса и круга». В 1655 году он строит телескоп и открывает один из спутников Сатурна – Титан и публикует «Новые открытия в величине круга». В 26 лет Христиан пишет записки по диоптрике. В 28 лет выходит его трактат «О расчётах при игре в кости», где за легкомысленным с виду названием скрыто одно из первых в истории исследований в области теории вероятностей.

Одним из важнейших открытий Гюйгенса было изобретение часов с маятником. Он запатентовал своё изобретение 16 июля 1657 года и описал его в небольшом сочинении, опубликованном в 1658 году. Он писал о своих часах французскому королю Людовику XIV: «Мои автоматы, поставленные в ваших апартаментах, не только поражают вас всякий день правильным указанием времени, но они годны, как я надеялся с самого начала, для определения на море долготы места». Задачей создания и совершенствования часов, прежде всего маятниковых, Христиан Гюйгенс занимался почти сорок лет: с 1656 по 1693 год. А. Зоммерфельд назвал Гюйгенса «гениальнейшим часовым мастером всех времён».

В тридцать лет Гюйгенс раскрывает секрет кольца Сатурна. Кольца Сатурна были впервые замечены Галилеем в виде двух боковых придатков, «поддерживающих» Сатурн. Тогда кольца были видны, как тонкая линия, он их не заметил и больше о них не упоминал. Но труба Галилея не обладала необходимой разрешающей способностью и достаточным увеличением. Наблюдая небо в 92-кратный телескоп, Христиан обнаруживает, что за боковые звёзды принималось кольцо Сатурна. Гюйгенс разгадал загадку Сатурна и впервые описал его знаменитые кольца.

В то время Гюйгенс был очень красивым молодым человеком с большими голубыми глазами и аккуратно подстриженными усиками. Рыжеватые, круто завитые по тогдашней моде локоны парика опускались до плеч, ложась на белоснежные брабантские кружева дорогого воротника. Он был приветлив и спокоен. Никто не видел его особенно взволнованным или растерянным, торопящимся куда-то, или, наоборот, погружённым в медлительную задумчивость. Он не любил бывать в «свете» и редко там появлялся, хотя его происхождение открывало ему двери всех дворцов Европы. Впрочем, когда он появляется там, то вовсе не выглядел неловким или смущённым, как часто случалось с другими учёными.

Но напрасно очаровательная Нинон де Ланкло ищет его общества, он неизменно приветлив, не более, этот убеждённый холостяк. Он может выпить с друзьями, но чуть-чуть. Чуть-чуть попроказить, чуть-чуть посмеяться. Всего понемногу, очень понемногу, чтобы осталось как можно больше времени на главное – работу. Работа – неизменная всепоглощающая страсть – сжигала его постоянно.

Гюйгенс отличался необыкновенной самоотдачей. Он сознавал свои способности и стремился использовать их в полной мере. «Единственное развлечение, которое Гюйгенс позволял себе в столь отвлечённых трудах, – писал о нём один из современников, – состояло в том, что он в промежутках занимался физикой. То, что для обыкновенного человека было утомительным занятием, для Гюйгенса было развлечением».

В 1663 году Гюйгенс был избран членом Лондонского королевского общества. В 1665 году, по приглашению Кольбера, он поселился в Париже и в следующем году стал членом только что организованной Парижской академии наук.

В 1673 году выходит в свет его сочинение «Маятниковые часы», где даны теоретические основы изобретения Гюйгенса. В этом сочинении Гюйгенс устанавливает, что свойством изохронности обладает циклоида, и разбирает математические свойства циклоиды.

Исследуя криволинейное движение тяжёлой точки, Гюйгенс, продолжая развивать идеи, высказанные ещё Галилеем, показывает, что тело при падении с некоторой высоты по различным путям приобретает конечную скорость, не зависящую от формы пути, а зависящую лишь от высоты падения, и может подняться на высоту, равную (в отсутствие сопротивления) начальной высоте. Это положение, выражающее по сути дела закон сохранения энергии для движения в поле тяжести, Гюйгенс использует для теории физического маятника. Он находит выражение для приведённой длины маятника, устанавливает понятие центра качания и его свойства. Формулу математического маятника для циклоидального движения и малых колебаний кругового маятника он выражает следующим образом: «Время одного малого колебания кругового маятника относится к времени падения по двойной длине маятника, как окружность круга относится к диаметру».

Существенно, что в конце своего сочинения учёный даёт ряд предложений (без вывода) о центростремительной силе и устанавливает, что центростремительное ускорение пропорционально квадрату скорости и обратно пропорционально радиусу окружности. Этот результат подготовил ньютоновскую теорию движения тел под действием центральных сил.

Из механических исследований Гюйгенса, кроме теории маятника и центростремительной силы, известна его теория удара упругих шаров, представленная им на конкурсную задачу, объявленную Лондонским королевским обществом в 1668 году. Теория удара Гюйгенса опирается на закон сохранения живых сил, количество движения и принцип относительности Галилея. Она была опубликована лишь после его смерти в 1703 году.

Гюйгенс довольно много путешествовал, но никогда не был праздным туристом. Во время первой поездки во Францию он занимался оптикой, а в Лондоне – объяснял секреты изготовления своих телескопов. Пятнадцать лет он проработал при дворе Людовика XIV, пятнадцать лет блестящих математических и физических исследований. И за пятнадцать лет – лишь две короткие поездки на родину, чтобы подлечиться.

Гюйгенс жил в Париже до 1681 года, когда после отмены Нантского эдикта он, как протестант, вернулся на родину. Будучи в Париже, он хорошо знал Рёмера и активно помогал ему в наблюдениях, приведших к определению скорости света. Гюйгенс первый сообщил о результатах Рёмера в своём трактате.

Дома, в Голландии, опять не зная усталости, Гюйгенс строит механический планетарий, гигантские семидесятиметровые телескопы, описывает миры других планет.

Появляется сочинение Гюйгенса на латинском языке о свете, исправленное автором и переизданное на французском языке в 1690 году. «Трактат о свете» Гюйгенса вошёл в историю науки как первое научное сочинение по волновой оптике. В этом «Трактате» сформулирован принцип распространения волны, известный ныне под названием принципа Гюйгенса. На основе этого принципа выведены законы отражения и преломления света, развита теория двойного лучепреломления в исландском шпате. Поскольку скорость распространения света в кристалле в различных направлениях различна, то форма волновой поверхности будет не сферической, а эллипсоидальной.

Теория распространения и преломления света в одноосных кристаллах – замечательное достижение оптики Гюйгенса. Гюйгенс описал также исчезновение одного из двух лучей при прохождении их через второй кристалл при определённой ориентировке его относительно первого. Таким образом, Гюйгенс был первым физиком, установившим факт поляризации света.

Идеи Гюйгенса очень высоко ценил его продолжатель Френель. Он ставил их выше всех открытий в оптике Ньютона, утверждая, что открытие Гюйгенса, «быть может, труднее сделать, нежели все открытия Ньютона в области явлений света».

Цвета Гюйгенс в своём трактате не рассматривает, равно как и дифракцию света. Его трактат посвящён только обоснованию отражения и преломления (включая и двойное преломление) с волновой точки зрения. Вероятно, это обстоятельство было причиной того, что теория Гюйгенса, несмотря на поддержку её в XVIII веке Ломоносовым и Эйлером, не получила признания до тех пор, пока Френель в начале XIX века не воскресил волновую теорию на новой основе.

Умер Гюйгенс 8 июля 1695 года, когда в типографии печаталась «Космотеорос» – последняя его книга.

АНТОНИ ВАН ЛЕВЕНГУК

(1632–1723)

В один из тёплых майских дней 1698 года на большом канале близ города Делфт, в Голландии, остановилась яхта. На борт её поднялся очень пожилой, но на редкость бодрый человек. По возбуждённому выражению его лица можно было догадаться, что привело его сюда не обычное дело. На яхте гостя встретил человек огромного роста, окружённый свитой. На ломаном голландском языке великан приветствовал склонившегося в почтительном поклоне гостя. Это был русский царь Пётр I. Гостем его был житель Делфта – голландец Антони ван Левенгук.

Антони ван Левенгук родился 24 октября 1623 года в голландском городе Делфте в семье Филипса Антонисзона и Маргарет Бел ван ден Берч. Детство его было нелёгким. Никакого образования он не получил. Отец, небогатый ремесленник, отдал мальчика на учение к суконщику. Вскоре Антони стал самостоятельно торговать мануфактурой.

Затем Левенгук был кассиром и бухгалтером в одном из торговых учреждений в Амстердаме. Позднее он служил стражем судебной палаты в родном городе, что по современным понятиям соответствует должностям дворника, истопника и сторожа одновременно. Знаменитым Левенгука сделало его необычное увлечение.

Ещё в молодости Антони научился изготовлять увеличительные стёкла, увлёкся этим делом и достиг в нём изумительного искусства. На досуге он любил шлифовать оптические стёкла и делал это с виртуозным мастерством. В те времена самые сильные линзы увеличивали изображение лишь в двадцать раз. «Микроскоп» Левенгука – это, по существу, очень сильная лупа. Она увеличивала до 250–300 раз. Такие сильные увеличительные стёкла в то время были совершенно неизвестны. Линзочки, т. е. увеличительные стёкла Левенгука, были очень малы – величиной с крупную горошину. Пользоваться ими было трудно. Крохотное стёклышко в оправе на длинной ручке приходилось прикладывать вплотную к глазу. Но, несмотря на это, наблюдения Левенгука отличались для того времени большой точностью. Эти замечательные линзы и оказались окном в новый мир.

Усовершенствованием своих микроскопов Левенгук занимался всю жизнь: он менял линзы, изобретал какие-то приспособления, варьировал условия опыта. После его смерти в рабочем кабинете, который он называл музеем, насчитали 273 микроскопа и 172 линзы, 160 микроскопов были вмонтированы в серебряные оправы, 3 – в золотые. А сколько аппаратов у него погибло – ведь он пытался с риском для собственных глаз наблюдать под микроскопом момент взрыва пороха.

В начале 1673 года доктор Грааф прислал письмо на имя секретаря Лондонского королевского общества. В этом письме он сообщал «о проживающем в Голландии некоем изобретателе по имени Антони ван Левенгук, изготавливающем микроскопы, далеко превосходящие известные до сих пор микроскопы Евстахия Дивины».

Наука должна быть благодарна доктору Граафу за то, что он, узнав о Левенгуке, успел написать своё письмо: в августе того же года Грааф в возрасте тридцати двух лет умер. Возможно, если бы не он – мир так и не узнал бы о Левенгуке, талант которого, лишённый поддержки, зачах бы, а его открытия были бы сделаны ещё раз другими, но уже много позднее. Королевское общество связалось с Левенгуком, и началась переписка.

Проводя свои исследования без всякого плана, учёный-самоучка сделал множество важных открытий. Почти пятьдесят лет Левенгук аккуратно присылал в Англию длинные письма. В них он рассказывал о таких поистине необыкновенных вещах, что седовласые учёные в напудренных париках с изумлением качали головами. В Лондоне внимательно изучали его отчёты. За пятьдесят лет работы исследователь открыл более двухсот видов мельчайших организмов.

Левенгук действительно сделал такие большие открытия в биологии, что каждое из них могло бы прославить и навсегда сохранить его имя в летописях науки.

В то время биологическая наука находилась на очень низкой ступени развития. Основные законы, управляющие развитием и жизнью растений и животных, ещё не были известны. Мало знали учёные и о строении тела животных и человека. И множество удивительных тайн природы раскрывалось перед взором каждого наблюдательного натуралиста, обладавшего талантом и упорством.

Левенгук был одним из наиболее выдающихся исследователей природы. Он первый подметил, как кровь движется в мельчайших кровеносных сосудах – капиллярах. Левенгук увидел, что кровь – это не какая-то однородная жидкость, как думали его современники, а живой поток, в котором движется великое множество мельчайших телец. Теперь их называют эритроцитами. В одном кубическом миллиметре крови находится около 4–5 миллионов эритроцитов. Они играют важную роль в жизни организма как переносчики кислорода ко всем тканям и органам. Много лет спустя после Левенгука учёные узнали, что именно благодаря эритроцитам, в которых содержится особое красящее вещество гемоглобин, кровь имеет красный цвет.

Очень важно и другое открытие Левенгука: а семенной жидкости он впервые увидел сперматозоиды – те маленькие клетки с хвостиками, которые, внедряясь в яйцеклетку, оплодотворяют её, в результате чего возникает новый организм.

Рассматривая под своей лупой тоненькие пластинки мяса, Левенгук обнаружил, что мясо, а точнее говоря, мышцы, состоит из микроскопических волоконец. При этом мышцы конечностей и туловища (скелетные мышцы) состоят из поперечно-исчерченных волоконец, почему их и называют поперечнополосатым в отличие от гладких мышц, которые находятся в большинстве внутренних органов (кишечнике и др.) и в стенках кровеносных сосудов.

Но самое удивительное и самое важное открытие Левенгука не это. Он был первым, кому выпала великая честь приоткрыть завесу в неведомый дотоле мир живых существ – микроорганизмов, которые играют огромную роль в природе и в жизни человека.

Отдельные наиболее прозорливые умы и ранее высказывали смутные догадки о существовании каких-то мельчайших, не видимых простым глазом существ, повинных в распространении и возникновении заразных болезней. Но все эти догадки так и оставались только догадками. Ведь никто никогда не видел таких мелких организмов.

В 1673 году Левенгук первым из людей увидел микробов. Долгие, долгие часы он рассматривал в микроскоп всё, что попадалось на глаза: кусочек мяса, каплю дождевой воды или сенного настоя, хвостик головастика, глаз мухи, сероватый налёт со своих зубов и т. п. Каково же было его изумление, когда в зубном налёте, в капле воды и многих других жидкостях он увидел несметное множество живых существ. Они имели вид и палочек, и спиралей, и шариков. Иногда эти существа обладали причудливыми отростками или ресничками. Многие из них быстро двигались.

Вот что писал Левенгук в английское Королевское общество о своих наблюдениях: «После всех попыток узнать, какие силы в корне (хрена. – Прим. авт.) действуют на язык и вызывают его раздражение, я положил приблизительно пол-унции корня в воду: в размягчённом состоянии его легче изучать. Кусочек корня оставался в воде около трёх недель. 24 апреля 1673 года я посмотрел на эту воду под микроскопом и с большим удивлением увидел в ней огромное количество мельчайших живых существ. Некоторые из них в длину были раза в три-четыре больше, чем в ширину, хотя они и не были толще волосков, покрывающих тело вши… Другие имели правильную овальную форму. Был там ещё и третий тип организмов наиболее многочисленный, – мельчайшие существа с хвостиками».

Так свершилось одно из великих открытий, положившее начало микробиологии – науке о микроскопических организмах.

Левенгук стал одним из первых, кто начал проводить опыты на себе. Это из его пальца шла кровь на исследование, и кусочки своей кожи он помещал под микроскоп, рассматривая её строение на различных участках тела и подсчитывая количество сосудов, которые её пронизывают. Изучая размножение таких малопочтенных насекомых, как вши, он помещал их на несколько дней в свой чулок, терпел укусы, но узнал, в конце концов, каков у его подопечных приплод.

Он изучал выделения своего организма в зависимости от качества съеденной пищи.

Левенгук испытывал на себе и действие лекарств. Заболевая, он отмечал все особенности течения своей болезни, а перед смертью скрупулёзно фиксировал угасание жизни в своём теле. За долгие годы общения с Королевским обществом Левенгук получил от него многие необходимые книги, и со временем его кругозор стал намного шире, но он продолжал трудиться не ради того, чтобы удивить мир, а чтобы «насытить, насколько возможно, свою страсть проникать в начало вещей».

«В своих наблюдениях я провёл времени больше, чем некоторые думают, – писал Левенгук. – Однако занимался ими с наслаждением и не заботился о болтовне тех, кто об этом так шумит: „Зачем затрачивать столько труда, какая от него польза?“, но я пишу не для таких, а только для любителей знаний».

Неизвестно точно, мешал ли кто деятельности Левенгука, но однажды он случайно написал: «Все мои старания направлены к одной только цели – сделать очевидной истину и приложить полученный мной небольшой талант к тому, чтобы отвлечь людей от старых и суеверных предрассудков».

В 1680 году научный мир официально признал достижения Левенгука и избрал его действительным и равноправным членом Лондонского королевского общества – несмотря на то что он не знал латыни и по тогдашним правилам не мог считаться настоящим учёным. Позднее он был принят и во Французскую академию наук. В Делфт, чтобы заглянуть в чудесные линзы, приезжали многие известные люди, в том числе и Пётр I. Публикуемые тайны природы Левенгука открыли чудеса микромира Джонатану Свифту. Великий английский сатирик посетил Делфт, и этой поездке мы обязаны двум из четырёх частей удивительных «Путешествий Гулливера».

Письма Левенгука в Королевское общество, к учёным, к политическим и общественным деятелям своего времени – Лейбницу, Роберту Гуку, Христиану Гюйгенсу – были изданы на латинском языке ещё при его жизни и заняли четыре тома. Последний вышел в 1722 году, когда Левенгуку было 90 лет, за год до его смерти.

Левенгук так и вошёл в историю как один из крупнейших экспериментаторов своего времени. Восславляя эксперимент, он за шесть лет до смерти написал пророческие слова: «Следует воздержаться от рассуждений, когда говорит опыт».

Левенгук скончался 26 августа 1723 года.

Со времени Левенгука и до наших дней микробиология добилась большого прогресса. Она выросла в широко разветвлённую область знания и имеет очень большое значение и для всей человеческой практики – медицины, сельского хозяйства, промышленности, – и для познания законов природы. Десятки тысяч исследователей во всех странах мира неутомимо изучают огромный и многообразный мир микроскопических существ. И все они чтят Левенгука – выдающегося голландского биолога, с которого начинается история микробиологии.