POWSTANIE PRINCIPIÓW.pdf

POWSTANIE PRINCIPIÓW

Page 1 of 4

POWSTANIE PRINCIPIÓW

W styczniu 1684 roku podczas jednego z posiedzeń Towarzystwa Królewskiego lub moŜe w czasie

mniej formalnego spotkania w kawiarni juŜ po zebraniu Towarzystawa Robert Hooke, Edmond

Halley i sir Christopher Wren dyskutowali problem ruchu planet. Uczestnicy spotkania naleŜeli do

najwybitniejszych uczonych Anglii. Christopher Wren był uniwersalnym geniuszem, mając 15 lat

został demonstratorem anatomii w kolegium chirurgicznym, juŜ w 1657 r. został profesorem

astronomii w Londynie, a wkrótce potem na katedrze Savile'a w Oxfordzie. Podobnie jak Hooke był

członkiem Towarzystwa od jego załoŜenia. Zajmował się problemem zderzeń, cykloidami,

barometrem, mgławicami, ilustrował Anatomi ę mózgu Thomasa Willisa. Po poŜarze Londynu został

członkiem królewskiej komisji odbudowy miasta i zdecydował się poświęcić architekturze.

Zaprojektował 55 kościołów (w tym katedrę św. Pawła), większość z nich w ciągu zaledwie kilku

lat. Edmond Halley, najmłodszy uczestnik rozmowy, był astronomem, jako dwudziestolatek popły-

nął na Wyspę Świętej Heleny, aby badać niebo południowe, a po powrocie został przyjęty do

Towarzystwa, jeździł nawet jako jego mediator do Gdańska, aby rozstrzygnąć naukowy spór między

Hookiem a Heweliuszem.

Odkąd w 1673 r. Huygens ogłosił swoje wyniki dotyczące siły odśrodkowej ciała w ruchu po

okręgu, moŜna było obliczyć odśrodkową siłę planet, a porównanie z III prawem Keplera prowa-

dziło do wniosku, Ŝe jest ona odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości od Słońca.

Porównanie dotyczyło jednak róŜnych planet, przy załoŜeniu, Ŝe orbita kaŜdej z nich jest kołowa.

Nie było pewne, czy ruch pojedynczej planety po keplerowskiej elipsie takŜe wynika z prawa

odwrotnych kwadratów. Gdy podczas rozmowy Robert Hooke zapewnił, iŜ potrafi to udowodnić, sir

Christopher zaproponował ksiąŜkę wartą 40 szylingów jako nagrodę dla tego, komu w ciągu dwóch

miesięcy uda się przedstawić stosowny dowód.

Uczestnicy spotkania zgadzali się, Ŝe planety są poruszane jakąś siłą najprawdopodobniej odwrotnie

proporcjonalną do kwadratu odległości i skierowaną ku Słońcu. ZaleŜność kwadratową sugerowało

nie tylko III prawo Keplera, ale równieŜ analogia do rozchodzenia się światła. Gdyby przyjąć, Ŝe siła

ta, podobnie jak światło, rozchodzi się we wszystkich kierunkach, to powinna „rozkładać się”

równomiernie na całą powierzchnię sfery o środku w Słońcu, a powierzchnia ta rośnie jak kwadrat

odległości. Dowód matematyczny, Ŝe siła tego rodzaju powoduje ruch po orbitach eliptycznych, był

jednak trudniejszy niŜ przypuszczali wszyscy trzej. Problem pozostał nie rozwiązany przez następne

miesiące. W sierpniu 1684 r. Edmond Halley przyjechał do Cambridge i spotkał się z Newtonem,

„wielkim nieobecnym” ówczesnej nauki angielskiej. Spytał go, po jakim torze będzie poruszać się

ciało, na które działa przyciąganie odwrotnie proporcjonalne do odległości od centrum. Newton bez

wahania stwierdził, Ŝe po elipsie. Dowód tego faktu gdzieś mu się akurat zapodział, obiecał jednak

odnaleźć go i przesłać Halleyowi do Londynu.

W listopadzie Halley otrzymał krótki traktat De motu (O ruchu) , w którym znalazły się podstawowe

twierdzenia o ruchu planet. Newton jednak na tym nie poprzestał i rozszerzał swoją pracę, która

szybko się rozrastała i juŜ w końcu roku było wiadomo, Ŝe powstanie nie artykuł, lecz duŜy traktat

poświęcony ruchowi planet oraz ruchowi w ośrodkach stawiających opór – Principia .

Halley od początku docenił wagę wyników Newtona i zadbał o przedstawienie ich Towarzystwu. Na

posiedzeniu 10 grudnia 1684 r., w obecności przewodniczącego (był nim akurat Samuel Pepys)

Halley oficjalnie zrelacjonował swoje wizyty w Cambridge i treść pracy Newtona. Przez następne

dwa lata Halley był pośrednikiem między Towarzystwem a Newtonem. Dzięki jego staraniom

Towarzystwo postanowiło wydrukować ksiąŜkę „w formacie in quarto wyraźną czcionką” i zleciło

to zadanie Halleyowi, nie wspominając o pieniądzach. Towarzystwo jak zwykle nie miało pieniędzy

i naleŜną Halleyowi pensję 50 funtów wypłaciło jako tyleŜ egzemplarzy monumentalnej Historii ryb

Johna Raya i Francisa Willughby'ego, która była poprzednią inicjatywą wydawniczą Towarzystwa.

Halley zdecydował się wydrukować traktat na koszt własny – Newton bowiem równieŜ nie kwapił

http://www.toya.net.pl/~jerzykierul/Newton/23.htm

2008-03-28

POWSTANIE PRINCIPIÓW

Page 2 of 4

się z wydawaniem pieniędzy na druk. Halley odziedziczył wprawdzie niewielki majątek, nie był

jednak człowiekiem bogatym, jego zaangaŜowanie wynikało raczej z przekonania o wyjątkowej

waŜności powstającej pracy. Oprócz zabiegów na forum Towarzystwa, robienia korekt,

nadzorowania drzeworytów do traktatu Halley musiał sprostać znacznie trudniejszemu zadaniu

dyplomatycznemu. Na posiedzeniu Towarzystwa wiosną roku 1686, kiedy traktat Newtona przedsta-

wiony został oficjalnie, obecny tam Robert Hooke publicznie oskarŜył Newtona o kradzieŜ jego idei

ciąŜenia malejącego jak kwadrat odległości. Hooke nie rościł sobie pretensji do matematycznej

strony Principiów , czuł się jednak współautorem fizycznej idei przyciągania i oczekiwał wzmianki o

tym w ksiąŜce. Wiadomość o pretensjach Hooke'a wywołała z kolei wściekłość Newtona, który nie

mógł znieść myśli o dzieleniu zasługi odkrycia z kimkolwiek, a juŜ najmniej z Robertem Hookiem.

Zagroził wycofaniem z druku III księgi dzieła, co oznaczałoby, Ŝe opublikowana będzie jedynie

teoria matematyczna, bez jakichkolwiek komentarzy o jej stosunku do obserwowanych zjawisk.

Pisał do Halleya:

Trzecią [księgę] mam teraz zamiar wycofać. Filozofia jest panią tak bezczelnie kłótliwą,

Ŝe człowiek równie dobrze mógłby wdawać się w procesy sądowe, jak mieć z nią do

czynienia. Stwierdziłem to juŜ dawniej i teraz ledwie tylko znowu zbliŜyłem się do niej,

a juŜ daje mi ostrzeŜenie [43].

Newtonowi przypomniała się niewątpliwie debata nad teorią światła, zaczynał teraz Ŝałować, Ŝe dał

się namówić na publikację Principiów . Wszelako ksiąŜka była juŜ niemal gotowa i Newton zdawał

sobie dobrze sprawę z jej rangi naukowej, tym bardziej więc nie zamierzał uznawać roszczeń

Hooke’a. Zdaniem Newtona to Hooke przywłaszczał sobie cudze odkrycia:

on [Hooke] ogłosił hipotezę Borelliego pod swoim nazwiskiem [...] Borelli czegoś

dokonał i pisał skromnie, on nie dokonał niczego, a jednak pisał w taki sposób, jakby

wiedział, i wystarczająco wskazał wszystko z wyjątkiem tego, co zostało do określenia

przez Ŝmudne rachunki i obserwacje, wymawiając się od tego trudu innymi swymi zaję-

ciami, podczas gdy powinien był się raczej wymówić brakiem zdolności. Bo jasne jest z

jego własnych słów, Ŝe nie wiedział, jak się do tego zabrać. CzyŜ to nie bardzo sprytne?

Matematycy, którzy odkrywają, ustalają i wykonują całą rzecz, muszą zadowolić się

tym, Ŝe nie są niczym więcej jak tylko suchymi, podrzędnymi rachmistrzami, a inny,

który nic nie robi, lecz tylko stwarza pozory i chwyta się wszystkiego, ma zabrać całe

odkrycie zarówno tym, którzy nastąpią po nim, jak i tym, którzy byli wcześniej [43].

Newton odwrócił teŜ zarzuty Hooke’a. Zaczął się zastanawiać, czy pisząc kiedyś do Huygensa za

pośrednictwem Oldenburga nie wspomniał o prawie odwrotnych kwadratów (trudno uwierzyć, Ŝeby

Newton nie pamiętał tak istotnego faktu). PoniewaŜ po śmierci Oldenburga korespondencja ta

dostała się w ręce jego następcy – Hooke'a, więc moŜliwe jest, Ŝe to „co on [Hooke] napisał później

do mnie o zmianach grawitacji mogło być po prostu owocem z mego własnego ogrodu”.

Newton nigdy nie uznał wkładu Hooke'a w odkrycie prawa grawitacji. W Principiach wymienia (w

tej właśnie kolejności!) Wrena, Halleya i Hooke'a jako tych, którzy wcześniej rozwaŜali prawo

odwrotnych kwadratów. Wzajemna niechęć Hooke'a i Newtona przeszła odtąd w otwartą wrogość.

Hooke wyszedł kiedyś z posiedzenia Towarzystwa, gdy wszedł Newton. AŜ do śmierci Hooke'a

Newton praktycznie nie utrzymywał kontaktu z Towarzystwem, mimo Ŝe przez wiele lat mieszkał w

Londynie.

Oprócz osobistej rywalizacji i niewątpliwego faktu, Ŝe Newton często budził u bliźnich niechęć czy

nawet wrogość, w całej sprawie odgrywała równieŜ rolę ówczesna koncepcja odkrycia naukowego

jako znalezienia szczęśliwego zaklęcia, klucza otwierającego dostęp do wszelkich tajemnic, a nie

kontynuacji dorobku poprzedników i kolejnego przybliŜenia do prawdy. Powtarzano często frazes,

Ŝe stojąc na ramionach gigantów widzi się dalej niŜ oni (uŜył go kiedyś Newton w stosunku do

Hooke'a), ale niemal kaŜdy z badaczy pragnął swoje odkrycia jak najdłuŜej zachować dla siebie.

http://www.toya.net.pl/~jerzykierul/Newton/23.htm

2008-03-28

POWSTANIE PRINCIPIÓW

Page 3 of 4

Przypadki niezaleŜnego dokonania tego samego odkrycia dopiero zaczęły się zdarzać i uczeni nie

zdąŜyli się jeszcze przyzwyczaić do konkurencji. Równoległe odkrycia budziły na razie, skądinąd

zrozumiałą, irytację zainteresowanych.

Hooke uwaŜał, iŜ został okradziony z odkrycia – według jego własnych słów – „największego od

stworzenia świata”. W tym samym, fatalnym dla niego, roku 1687 ukazały się Principia i zmarła

jego bratanica, którą wychowywał i która była wielką namiętnością starzejącego się i niezbyt

pociągającego fizycznie Hooke'a. Stał się odtąd „mniej czynny, bardziej melancholijny i cyniczny”.

Umarł bezpotomnie, pozostawiając Ŝelazną skrzynię wypełnioną złotem.

Naukowy dramat Hooke'a był nieunikniony. Jego pojęcie nauki doświadczalnej, wolnej od

teoretycznych uprzedzeń i zadowalającej się jakościowymi wnioskami, odchodziło w przeszłość. Z

ogromnego dorobku uczonych, takich jak Boyle czy Hooke, przetrwały właściwie tylko ilościowe

prawa, które im samym nie wydawały się specjalnie waŜne. Newton miał oczywiście rację, kiedy

zaprzeczał, Ŝe od Hooke'a wziął prawo odwrotnych kwadratów – wykładnik potęgi był u Hooke'a

przypadkowy, a Newton odkrył to prawo duŜo wcześniej. Hooke w jednym rozumowaniu potrafił

łączyć prawa Keplera i prawa swobodnego spadku Galileusza bez rozgraniczenia ich stosowalności.

Jednocześnie Newton, który wiedział doskonale, jak trudną sztuką jest matematyczna fizyka, nie

przyznał nigdy, Ŝe jakościowe sformułowanie Hooke'a było jego punktem wyjścia. Gdyby cała

trudność sprowadzała się do matematyki, to Newton mógłby odkryć prawo powszechnego ciąŜenia

znacznie wcześniej, będąc blisko tego odkrycia juŜ kilka razy w ciągu poprzednich dwudziestu lat.

Dzieło zatytułowane Philosophiae naturalis principia mathematica (Zasady matematyczne filozofii

przyrody) ukazało się ostatecznie w całości, razem z III księgą, która jednak została napisana

równieŜ w sposób matematyczny, aby wytrącić oręŜ z ręki Hooke'owi. W lipcu 1687 r. Halleyowi,

który celem przyspieszenia pracy korzystał pod koniec z dwóch pras drukarskich, udało się

zakończyć druk. KsiąŜka zawierająca ponad 500 stron trudnych dowodzeń matematycznych została

napisana w rekordowym czasie, jak obliczał Newton – osiemnastu miesięcy, i była największym

wydarzeniem nie tylko w jego naukowej karierze, lecz równieŜ punktem zwrotnym w historii nauki.

Nakład pierwszego wydania szacowany jest na 250–400 egzemplarzy. KsiąŜkę bez oprawy moŜna

było kupić juŜ za 5 szylingów, a egzemplarz oprawiony w cielęcą skórę kosztował 9 szylingów.

Ukazanie się Principiów było ogromną zasługą Halleya, jak pisał Augustus de Morgan: „gdyby nie

on, to wedle wszelkiego ludzkiego prawdopodobieństwa dzieło nie zostałoby pomyślane, a gdyby

było pomyślane – nie zostałoby napisane, a gdyby nawet było napisane – nie zostałoby

wydrukowane”. Wszystko, co wiemy o Newtonie, potwierdza słuszność tej opinii. Halley potrafił

wzbudzić sympatię Newtona, co wydaje się tym dziwniejsze, Ŝe byli ludźmi całkiem innego pokroju:

Halley lubił wesołe towarzystwo, tawerny, miał równieŜ opinię bezboŜnika. A jednak ich wieloletnie

stosunki wskazują, Ŝe Newton cenił go i patronował mu w późniejszych latach. Gdyby nie energia

Halleya Principia niemal na pewno nie ukazałyby się za Ŝycia Newtona i, być moŜe, nie wpłynęłyby

na dalszą historię nauki. Losy dzieł naukowych bywały rozmaite. Thomas Harriot osiągnął w swoim

czasie wyniki zbliŜone do Galileusza, lecz jego prace zostały odnalezione dopiero w XX w.

Bez Principiów Newton byłby jednym z kilku najwybitniejszych uczonych swojej epoki,

dorównującym Huygensowi czy Leibnizowi, choć zapewne mniej sławnym niŜ tamci z powodu swej

niechęci do publikowania. W 1687 r. Newton znany był niemal wyłącznie z prac optycznych, które

jednak nie były opublikowane w całości. Bez bodźca z zewnątrz Izaak Newton mógł nie

zainteresować się zagadnieniem ruchu planet. Z jego punktu widzenia alchemia czy interpretacja

proroctw mogły wydawać się znacznie bardziej obiecującymi dziedzinami niŜ mechanika

matematyczna. Dopiero w trakcie pracy Newton zdał sobie sprawę, Ŝe otwiera się zupełnie nowa

perspektywa zmatematyzowania nauki. Bez Principiów inaczej wyglądałoby zapewne równieŜ Ŝycie

Newtona: najprawdopodobniej spędziłby resztę Ŝycia w Cambridge, nigdy nie stając się wielką

osobistością nauki europejskiej.

http://www.toya.net.pl/~jerzykierul/Newton/23.htm

2008-03-28

POWSTANIE PRINCIPIÓW

Page 4 of 4

Principia stały się ksiąŜką sławną, zanim jeszcze wyszły spod obu pras drukarskich. Halley w miarę

czytania kolejnych części ksiąŜki stopniował epitety na jej określenie, poczynając od „niez-

równanego traktatu”, a kończąc na „boskim traktacie”. W czerwcu 1687 r. Fatio de Duillier,

przybyły niedawno do Londynu młody matematyk szwajcarski, pisał do Huygensa:

Niektórzy z tych panów [...] nadzwyczaj przychylnie są usposobieni względem ksiąŜki

pana Newtona, która jest obecnie w druku i która pojawi się za trzy tygodnie. Wyrzucali

mi, Ŝe zanadto jestem kartezjanistą i dawali mi do zrozumienia, iŜ od czasu rozwaŜań

ich autora cała fizyka zmieniła się zupełnie [43].

powrót do strony głównej

http://www.toya.net.pl/~jerzykierul/Newton/23.htm

2008-03-28

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: