Ньютоновская оптика

Физические идеи, лежащие в основе механики Ньютона, высказанные преимущественно в его работах по оптике. С точки зрения общей истории естествознания, оптика Ньютона имеет первостепенное значение, так как в ней находим глубокие физические, часто кинетические, иногда чисто картезианские по духу корни классической механики.

Исходным пунктом оптических экспериментов Ньютона были потребности практики. Первые большие телескопы имели сферическую и хроматические аберрации. Чтобы устранить этот недостаток, Ньютон предложил заменить рефракторы отражающими телескопами - рефлекторами. В 1668 гг. Он построил большую модель рефлектора, а три года спустя создал сравнительно большой отражающий телескоп. При этом Ньютон обнаружил ебе как чрезвычайно изобретательный конструктор и технолог.

Решение проблемы хроматической аберрации начало все последующие оптические исследования Ньютона. Непосредственный объект телескопа - звездное небо - привлекло внимание Ньютона к основным задачам небесной механики и астрономии. В исполнении Ньютона эксперимент стал настолько точным и плодотворным орудием познания, вся предыдущая экспериментальная физика кажется предысторией ньютоновских работ. В результате проведенных исследований Ньютон открыл явление разложения на спектр белого света, когда он проходит через призму, измерив величину преломления лучей разных частей спектра. При этом Ньютон различал основные цвета и сложные вторичные цвета. Основные цвета образуют спектр, включающий красный; оранжевый, желтый, зеленый и т.д., и огромное количество промежуточных оттенков.

Близки друг к другу участки спектра дают в сочетании промежуточные цвета: желтый с синим - зеленый, красный с желтым - оранжевый и т.д. Цвета, лежащие в диапазоне далеко друг от друга, не образуют промежуточных оттенков. Белый цвет является результатом сочетания всех упомянутых выше цветов.

Отсюда следует, что обычный свет - белый - представляет собой сочетание лучей всех длин волн, которые излучают тела светятся. Некоторые тела излучают свет различных частей спектра не в одинаковой пропорции, и поэтому их свет имеет определенную окраску.

Впоследствии Ньютон объяснил разный цвет некоторых тел изменением их состояния. Различные вещества по-разному отражают и поглощают свет. Неодинаковое окраски природных тел связано, по мнению Ньютона, с разной способностью тел отражать одни световые лучи в большей степени, чем другие.

Ньютон заканчивает изложение своей теории указанием субстанциальность света: "Мы увидели, что причина цветов связана не с телами, а со светом, поэтому мы достаточные основания считать свет субстанцией".

Однако Ньютон отказывается от выдвижения физических гипотез. "Не так легко, однако, с полной уверенностью и окончательно определить, что такое свет, почему оно преломляется и каким способом или действием оно вызывает в нашем воображении восприятие цветов, я не хочу здесь смешивать догадки с вероятностью".

Однозначна, полная, вполне достоверная теория света с огромным трудом формировалась как наглядная физическая теория. Между тем Ньютон стремился к абсолютной достоверности. Он еще не покончил с кинетическими гипотезами в физике, но уже призывает к строгому разграничения физики принципов и физики моделей.

Атомистические взгляды Ньютона

Теория света Ньютона основывается на представлении о существовании мелких корпускул, создают на сетчатке глаза ощущение света. Крупные частицы дают красный цвет, а самые маленькие - фиолетовый. Законы оптики выводятся из взаимодействия между частицами материи и световыми корпускулами. Переходя из одной среды в другую, частицы света отклоняются вследствие притяжения: мелкие фиолетовые - в большей степени, а большие красные - меньше.

В своих атомистических построениях Ньютон не удается к понятию абсолютно неделимых атомов, заменив их на корпускулы как неделимые частицы. В "Оптике" Ньютон утверждает, что корпускулы тела состоят из более мелких частей материи, которые, в свою очередь, состоят из еще более мелких дискретных элементов. При этом он отмечает, что пустое пространство возрастает по мере дробления частиц и отношение пустого пространства в заполненный растет как степень, показатель которого равен порядка последних дискретных частиц.

Если мы остановимся на частицах шестого порядка, как это делает Ньютона, то пустое пространство в 63 раза выше, чем заполнен; если последние частицы пятнадцатого порядке, то пустота больше чем в ЗО тысяч раз превышает наполненную часть объема корпускул; если же дробление вещества продолжать до бесконечности, то пространство оказывается заполненным в бесконечно малой степени.

Эта идея бесконечной иерархии дискретных частиц вещества была связана с представлением о единстве материи. Ньютон не верил в существование неделимых атомов и элементов, которые не могут превращаться друг в друга. Напротив, он предполагал, что неделимость частиц и, соответственно, качественные различия между элементами являются лишь относительной чертой, связанной с исторически ограниченными возможностями экспериментальной техники. Если расчленить вещество на эти относительно неделимые частицы, то произойдет обычная химическая реакция. Однако можно использовать более эффективный химическое воздействие и с его помощью расчленить частицы на более мелкие дискретные элементы - на атомы второго порядка, причем окажется единство материи и один элемент превратится в другой. Такие представления поддерживали надежды Ньютона на успех его алхимических опытов.

Ньютон создает иерархию дискретных частиц вещества. Первые сочетание - это наиболее прочные соединения элементов металла, связанные наиболее мощными силами взаимного притяжения. Скорее всего, и эти первые элементы имеют сложную природу и делимость вещества является бесконечной. Вторые сочетание состоят из первых сочетаний, причем связь здесь гораздо слабее, взаимное притяжение не так прочно соединяет между собой элементы сочетание, и эту связь можно разорвать с помощью обычного химического воздействия. Итак, единство вещества и превращения элементов могут быть результатом более энергичных действий, которые способны расчленить более мелкие дискретные части вещества. Таким образом, общий принцип единства материи, лежащего в основе развития химии, следует в Ньютон динамических взглядов на структуру вещества, из представления о реальной иерархии динамических взаимодействий, связывающих воедино каждую дискретную часть материи.

Следует подчеркнуть, что ни атомистические модели в "Оптике" и в переписке, ни побочные физические ссылку "Начал" не могут претендовать на роль завершенной атомистической картины мира.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >