Сергей Иванович Вавилов ИСААК  НЬЮТОН Воспроизведено по 2-му просмотренному и дополненному изданию (М.-Л.: Изд. АН СССР, 1945 г.)

С юношеских лет, еще в Грэнтэме, до переселения в Лондон в девяностых годах, Ньютон вел непрестанные химические опыты. Знакомство с химией и алхимией, вероятно, началось в аптеке Клэрка в Грэнтэме; по крайней мере первые юношеские записные тетради сохранили некоторые химические рецепты. Большое письмо к Астону 1669 г., приведенное во второй главе нашей книги, ясно доказывает хорошее знакомство Ньютона с химией и химической технологией. Опыты изготовления подходящего с;плава для зеркала телескопа, начатые, вероятно, не позже 1606 г., также обнаруживают большие химические знания и практические навыки Ньютона в химических операциях. Мы приводили уже воспоминания Гэмфри Ньютона, относящиеся ко времени составления “Начал”, т.е. к восьмидесятым годам; из них со всей непосредственностью выступает громадная химическая работа, регулярно производившаяся Ньютоном в это время. Химическая лаборатория находилась в саду, около Тринити колледжа. По словам Гэмфри, “Ньютон проводил там свою работу с большим старанием, удовлетворением и удовольствием”.

Недавно (1927 г.) найдена библиотека Ньютона и ее Каталог. История библиотеки того, “кто гением превзошел род человеческий”, заслуживает рассказа. Около 1920 г. Р. де-Вилльямиль разыскал инвентарь имущества Ньютона, составленный непосредственно после его смерти. В этом инвентаре значилась библиотека из 1896 томов, оцененная в 270 фунтов. Эту библиотеку за 300 фунтов купил сосед Ньютона в Лондоне, начальник морской тюрьмы Джои Хэггинс. Книги были пересланы сыну Хэггинса. в Оксфорд, где и оставались до 1750 г. Здесь библиотека была продана ра 400 фунтов Джемсу Мэсгреву.

В 1778 г. она перешла в наследственное баронетское имение Бэрнслей-парк. Владельцы Бэрнслей-парка мало интересовались “книжным старьем”, и оно в 1920 г. вместе с другим имуществом было продано с аукциона, причем новые поколения владельцев уже не знали или забыли, что книги принадлежали когда-то Ньютону. Старые фолианты продавались за бесценок как макулатура тюками по 200 книг. Значительная часть ньютоновских книг таким образом в наше время, совсем недавно, рассеялась неизвестно куда, по букинистам и развалам, попала в Америку. Однако даже каталог оставшихся книг, составленный Вилльямилем вместе со старым каталогом Мэсгрева, найденным им же дает очень ценный материал для биографии Ньютона.

В каталоге, в частности, насчитывается около сотни книг по химии и алхимии. Здесь имеется Агрикола “De Metallis”, о котором упоминает Гэмфри, “Оккультная философия” Агриппы Неттесгеймского, несколько книг о философском камне, о превращениях металлов, компендиумы алхимии, различные алхимические трактаты Люллия. сочинения Парацельса, Бойля и пр.

Книгами, однако, дело не ограничивается. В 1936 г. антикварная фирма Sotheby в Лондоне опубликовала каталог рукописей ньютоновского архива, продававшихся по поручению виконта Лимингтона. В первой части этого каталога содержится описание химических и алхимических рукописей, большею частью написанных рукой Ньютона. По подсчету составителя каталога в этих рукописях больше 650 000 слов, т.е. несколько тысяч страниц. Основная часть рукописей, повидимому, выписки из алхимической и химической литературы, памятные заметки. рецепты. Алхимические заметки иногда записывались Ньютоном на черновиках дедовых бумаг по монетному двору и на письмах. Библиотека и архив Ньютона, таким образом, с очевидностью показывают его громадный интерес к химии и алхимии.

Что же известо о результатах химических изысканий Ньютона? Сохранилось, как увидим, большое количество черновых химических записей Ньютона; в письмах, в “вопросах” “Оптики” имеются обширные экскурсы химического характера, опубликован один небольшой химический мемуар под заглавием “De natura acidorum” (О природе кислот), написанный после создания “Начал”; наконец имеется ряд писем к Локку алхимического содержания. Несмотря на этот обширный рукописный и печатный материал, до сих пор не удалось проследить основную линию химической работы Ньютона. В результате первого просмотра записей создается впечатление о сугубо эмпирической работе, имеющей традиционную цель - превращение металлов, в частности, конечно, получение золота. Если бы опубликовать архивы многих химиков и алхимиков XVII в., мы, вероятно, получили бы схожую картину.

Хорошо известно, что Ньютон применял свои основные физические мысли и выводы к объяснению химических явлений. Сначала, в 70-х годах, для этой цели послужило представление об эфире, позднее, после “Начал”, - идея притяжения. Теория химических превращений на основе мысли о центральных притягательных силах между частицами вещества имела огромное значение в развитии теоретической химии до самого последнего времени. Вместе с тем бесспорно не только для подтверждения этих общих физических выводов служили напряженные, неустанные химические опыты Ньютона.

К сожалению, химический архив Ньютона до наших дней никем серьезно не изучался. Биографы Ньютона за последнее время спорят о том, был ли Ньютон алхимиком или нет? Спор этот - результат недоговоренности о том, что понимать под алхимией. Если иметь в виду алхимика как бытовую фигуру прежних времен, т.е. обманывающего или обманутого человека, применяющего магические заклинания к химическим операциям, опирающегося только на традицию старых книг, рукописей и легенд и лишенного критической мысли и чутья естествоиспытателя, то, конечно, не может быть и мысли о Ньютоне-алхимике. С другой стороны, основная идея алхимии - мысль о многообразии превращений вещества, о возможности трансмутаций металлов и элементов вообще.

С этой идеей у Ньютона мы встречаемся всюду, в частности и трансмутация металлов не казалась для него принципиально исключенной. Если иметь в виду эту черту алхимии, то можно сказать, что Ньютон занимался алхимией.

В ХVII в., как, впрочем, и в предыдущую и последующую эпохи, для широких кругов алхимия в любом cмысле относилась к разряду колдовства и магии и во всяком случае ставилась рядом с астрологией. Неудивительно поэтому, что Ньютон скрывал свои алхимические работы от окружающих. Автор предисловия к упоминавшемуся ранее каталогу распродажи архива Ньютона прав, когда пишет следующее:

“После получения места на Монетном дворе всякая ассоциация имени Ньютона с алхимией показалась бы чрезвычайно неудобной. Слух о том, что директор Монетного двора может превращать медные фартинги в блестящие золотые гинеи, посеял бы панику во всей стране”.

Химическое наследство Ньютона осталось главным образом в виде черновых рукописей. В каталоге так называемой “портсмутской коллекции”, где хранится большое количество рукописей Ньютона и других документов, многие из которых до сих пор не изданы, имеется описание рукописей химического содержания.

Большая записная тетрадь, объемом около 300 страниц, начатая Ньютоном в студенческие годы, почти целиком заполнена химическими записями. Часть этих записей, состоит из выписок прочитанного в сочинениях Бойля и других авторов, но наряду с этим находятся записи о собственных опытах. Отмечены опыты извлечения металлической ртути из различных соединений, рецепты сурьмяных сплавов, сведения о низкотемпературных сплавах. Записаны опыты с действием сулемы на сурьму и серебро, отмечается тепло, получающееся при смешении купоросного масла с водой или спиртом, рецепт легкоплавкого металла, который “должен плавиться иа солнце”. На стр. 121 тетради, по описи каталога, имеется запись, что 10, 14, 15 мая 1681 г. он понял некоторые алхимические символы. Эта заметка, однако, выскоблена. В следующей записи от 18 мая читаем, что он понял алхимический символ кадуцея (жезла Меркурия). Вслед за этим следует описание опытов с возгонкой зеленого и синего купороса с нашатырем. В мае, июне и июле 1682 г. записаны опыты с получением королька из смеси свинцовой обманки, сурьмы и висмута и т.д. За 1683 г. записаны различные опыты с возгонкой.

В другой связке архива содержатся рукописные химические и алхимические записи Ньютона от конца 1678 до февраля 1696 г. Главное содержание записей - опыты с сурьмяными сплавами. 10 июля (год не указан) записано “vidi * philosophicum” (может быть: видел философский камень?). 16 мая 1686 г. содержится непонятная запись ven. vol.

Опыты со сплавами продолжаются и в 1693 г. Записано сравнение плавления разных смесей свинца, олова, висмута; наиболее легкоплавким оказался сплав: 5 ч. свинца + 7 ч. олова + 12 ч. висмута. В апреле 1695 г. (отмечены опыты с сурьмой, железной рудой, медью и оловом. Даже в феврале 1696 г., т.е. накануне переезда в Лондон, записаны опыты по возгонке сурьмы с железной рудой.

Этот пpocмoтp каталога портсмутской коллекции приводит к определенному выводу: по крайней мере с 1666 по 1696 г., т.е. в течение 30 лет, Ньютон настойчиво экспериментировал с металлическими сплавами. Вначале у этих опытов могла быть вполне практическая цель изготовления хорошего зеркала для отражательного телескопа, но затем доминирующей стала, можно думать, алхимическая задача - получение золота.

Существенным добавлением к рукописям Ньютона могут служить некоторые его письма химического и алхимического содержания. В 1675 г. Бойль напечатал в “Philosophical Transactions” статью под заглавием “Экспериментальное рассуждение о нагревании ртути с золотом”. В этой статье он намекает на некоторые “философские” возможности, как выражались алхимики, т.е. на возможности превращения металлов. По этому поводу Ньютон обратился 26 апреля 1676 г. с письмом к Ольденбургу, указывая, что Бойль лучше бы сделал, если бы сохранял свои секреты, так как “руки многих чешутся узнать способ приготовления такой ртути”.

“Способ, коим ртуть пропитывается, может быть похищен другими, которые о нем узнают, а поэтому не послужит для чего-либо более благородного; сообщение этого способа принесет огромный вред миру, если только есть какая-нибудь правда у писателей-герметиков. Поэтому я не хотел бы ничего, кроме того, чтобы великая мудрость благородного автора задержала его в молчании до тех пор, пока он не разрешит, каковы могут быть следствия этого дела, своим ли собственным опытом, или по суждению других, полностью понимающих, о чем он говорит, т.е. истинных философов-герметиков”.

Из этого письма ясно во всяком случае. что побуждения самого Ньютона в поисках трансмутации были совсем иными, чем у массы рядовых алхимиков.

30 декабря 1691 г. умер Бойль; по завещанию своп бумаги он оставил трем друзьям, одним из которых был Локк. В письме к Локку от 26 января 1692 г. Ньютон пишет между прочим: “Я слышал, что Мр. Бойль сообщил свой процесс относительно красной земли и ртути Вам, так же как и мне, и перед смертью передал некоторое количество этой земли для своих друзей”. “Красная земля” Бойля упоминается в ряде следующих писем Ньютона к Локку. 7 июля 1692 г. он пишет: “Вы прислали мне земли более, чем я ожидал. Мне хотелось иметь только образец, так как я не склонен выполнять весь процесс. Ибо, серьезно говоря, я в нем сомневаюсь. Но поскольку Вы собираетесь его осуществить, я был бы рад при этом присутствовать”.

В следующем большом письме от 7 августа 1692 г. Ньютон дает разъяснения по поводу рецепта Бойдя, относясь к нему попрежнему скептически. Он рассказывает, что слышал от Бойля об этом рецепте давно, что Бойль собщил ему его, утаив, однако, некоторую часть, но что он знает о тем больше, чем говорил Бойль. Раскрывается таким образом система утаивания и “секретов” друг от друга, обычная среди лиц, занимающихся алхимией.

Этим почти ограничиваются опубликованные до последнего времени документы, касающиеся алхимических занятий Ньютона. Из них ясна напряженная и очень монотонная работа Ньютона в течение более 30 лет над металлическими сплавами, наиболее частым ингредиентом которых была сурьма. Целью этих опытов была, вероятно, трансмутация.

Из цитированного выше письма к Ольденбургу явствуют чисто познавательные, “философские” задачи, к которым при этом стремился Ньютон. Работа, конечно, осталась безрезультатной в отношении основной задачи. Более удивительно отсутствие иных, специальных и частных результатов. Во всяком случае в сохранившихся записях, повидимому, нет ничего, кроме разрозненных наблюдений большею частью качественного характера. Такое положение дела трудно связать с поразительным экспериментальным талантом Ньютона, проявленным в особенности в оптических исследованиях. Искусство превращать опыты в гибкое, податливое орудие исследования, следующее за мыслью и логикой эксперимеитатора, - в этом состояло одно из основных умений Ньютона, - и его мы не видим в хаосе (по крайней мере кажущемся) алхимических опытов. Надо надеяться, что внимательное изучение алхимического рукописного архива Ньютона когда-нибудь разрешит этот вопрос. Сейчас он остается без ответа.

---

Сам Ньютон ни одной печатной строкой не обмолвился об алхимических своих занятиях; все наши сведения почерпнуты из рукописей и писем. Общие теоретические вопросы химии разбирались Ньютоном более открыто как в письмах, так и в печати. В семидесятом году, в эпоху, когда Ньютона увлекла идея эфира, привлекаемая им для объяснения всей динамики природы, он применял ее и к объяснению физико-химических процессов. В письме к Бойдю от 28 февраля 1679 г., некоторые выдержки из которого уже приводились выше, он пишет между прочим:

“Действие растворителей на тела можно объяснить так: положим, что какое-нибудь красящее тело, например кошениль или кампешевое дерево, кладется в  воду. Как только вода проникает в поры этих тел, она смачивает со всех сторон каждую частицу, которые слипаются в тело по принципу, изложенному во втором предположении [33]. Вода прекращает или по крайней мере уменьшает это начало, связующее частицы в тело, ибо она делает эфир со всех сторон частицы более однородным в отношении плотности, чем раньше. При этом частица, отрываемая малейшим движением, всплывает в воде и вместе с другими частицами создает окраску”.

Такова “эфирная” теория растворения Ньютона. Далее, в том же письме к Бойлю, Ньютон на основании представления об эфире высказывает следующие предположения о частицах воздуха:

“Нe только размер, но и плотность частиц объясняют постоянство воздушных субстанций. Ибо избыток плотности эфира вне частиц над плотностью его внутри частиц при этом больше. Я иногда думаю поэтому, что истинный постоянный воздух имеет металлическое происхождение, ибо ни у какой субстанции нет такой плотности, как у металлов”.

Создание “Начал”, возможность объяснения системы мира при помощи тяготения, несовместимость регулярных планетных движений с вещественным эфиром, заполняющим пространство, заставили Ньютона изменить и взгляды на молекулярные и химические силы. Вместо эфира для объяснения привлекаются притягательные силы по образцу всемирного тяготения.

В 1710 г. в приложении к  Lexicon Technicum Джона Гарриса был опубликован с разрешения Ньютопа на латинском языке с английским переводом небольшой химический мемуар “О природе кислот” (De natura acidorum). В предисловии к книге сказано, что этот мемуар передан Ньютоном некоему “другу” в 1692 г. Время действительного его написания неизвестно, но по содержанию ясно, что он написан после создания “Начал”.

Ньютон так объясняет действие кислот:

“Частицы кислот больше частиц воды и потому менее летучи, но много меньше земельных частиц и поэтому значительно менее связаны. У них имеется большая притягательная сила, и в этом состоит их действенность... Природа их средняя между водой и телами, и они притягивают то и другое. Вследствие притягательной силы своей они собираются вокруг частиц тел, как каменных, так и металлических... Посредством силы притяжения кислоты разрушают тела, двигают жидкость и возбуждают тепло, разделяя при сем некоторые частицы настолько, что они превращаются в воздух и создают пузырьки. В этом состоит основа растворения и брожения... И так же как шар земной, притягивая силой тяготения воду больше, чем легкие тела, приводит к тому, что легкие тела поднимаются в воде и убегают от земли, так и частицы солей, притягивая воду, расходятся друг от друга, отступая иа наибольшее пространство, распространяясь по всей воде”.

Здесь перед нами новая “аттракционная” теория растворения, заступившая у Ньютона место прежней “эфирной”.

Вслед за краткой теорией действия кислот следуют “Различные размышления”, содержащие в афористической форме применение идеи притяжения к различным физико-химическим явлениям.

Замечательно следующее “размышление”, касающееся золота и ртути:

“Золото состоит из взаимно притягивающихся частиц, сумму их назовем первым соединением, а сумму этих сумм вторым и т. д. Ртуть и царская водка могут проходить через поры между частицами последнего соединения, но не через иные. Если бы растворитель мог проходить через другие соединения, иначе, если бы можно было разделить частицы золота первого и второго соединений, то золото сделалось бы жидким и текучим. Если бы золото могло бродить, то оно могло бы быть превращено в какое-нибудь другое тело” [34].

Здесь мы, наконец, узнаем нечто о ныотоновой теории трансмутации.

Чтобы понять это рассуждение Ньютона, полезно заглянуть в “Оптику”. Для объяснения прохождения световых лучей через тела Ньютон предполагает, что основная часть тел - это поры. Он набрасывает следующую картину строения тел:

“Представим себе, - говорит он, - что частицы тел расположены так, что промежутки или пустые пространства между ними равны им всем по величине, что частицы могут быть составлены из других частиц, более мелких, пустое пространство между коими равно величине всех этих меньших частиц, и что подобным же образом эти более мелкие частицы снова составлены из еще более мелких, которые все вместе по величине равны всем порам или пустым пространствам между ними... Если есть пять таких степеней, в теле будет в 31 раз более пор, чем твердых частей. При шести степенях в теле будет в 63 раза больше пор, чем твердых частей, и так далее до бесконечности. Есть и другие пути для понимания исключительной пористости тел. Но каково в действительности их внутреннее строение, мы еще не знаем”.

Предположение Ньютона о крайней пористости тел, как известно, вполне подтверждается современными сведениями о строении вещества. Схема Ньютона конкретизировалась в виде молекулярных связей, электронных оболочек и атомных ядер.

Возвращаясь теперь к приведенному “размышлению” о ртути и золоте, мысль Ньютона на совлеменный язык можно перевести так: для разрушения атомов золота надо найти способ разделения наиболее тесно сближенных частиц, из которых атом составлен. Эта мысль вполне правильна; современный физик знает, что для разрушения атома золота надо разрушить его ядро, т.е. то, что Ныотон называет “первым соединением”. Ньютон как бы угадывает существование атомного ядра, хотя, разумеется, об этом можно говорить только в самом широком, принципиальном смысле. Приведенные строки из “De natura acidorum”, кажется нам, резко выделяют алхимика Ньютона из безымянной толпы темных людей, обманщиков и обманутых, слывших в старые времена под прозвищем алхимиков. Его опыты были, преждевременной, правда, попыткой решения задачи,раскрытой только в наше время.

Наиболее пространно изложил Ньютон свои химические знания на основе идеи притяжения в 31-м вопросе “Оптики”:

“Не обладают ли малые частицы тел, - начинает Ньютон, - определенными возможностями, способностями или силами, при посредстве коих они действуют па расстоянии не только на лучи света при отражении, преломлении и огибании их, но также друг на друга, производя при этом значительную часть явлений природы? Ибо хорошо известно, что тела действуют друг на друга при помощи притяжений тяготения, магнетизма и электричества; эти примеры показывают тенденцию и ход природы и делают вероятным существование других притягательных сил, кроме этих. Ибо природа весьма согласна и подобна в себе самой.

Я не разбираю здесь, каким образом эти притяжения могут осуществляться. То, что я называю притяжением, может происходить посредством импульса или какими-нибудь другими способами, мне не известными. Я применяю здесь это слово для того, чтобы только вообще обозначить некоторую силу, благодаря которой тела стремятся друг к другу, какова бы ни была причина... Притяжения тяготения, магнетизма и электричества простираются на весьма заметные расстояния и таким образом наблюдались просто глазами, но смогут существовать и другие притяжения, простирающиеся на столь малые расстояния, которые до сиx пор ускользают от наблюдения, и, может быть, электрическое притяжение распространяется на такие малые расстояния и без возбуждения трением”.

После такого дринципиального введения, составляющего эскиз теории химического сродства, Ньютон приводит очень большое число химических примеров, которые он объясняет проявлениями притяжения. Вот один из них:

“Когда вода и купоросное масло вливаются последовательно в один и тот же сосуд и смесь становится очень горячей, не свидетельствует ли это тепло о большом движении частей жидкости? И нельзя ли заключить по этому движению, что части двух жидкостей при смешении бурно соединяются и, следовательно, порываются друг к другу с ускоренным движением?”

В некоторых случаях, по Ньютону, можно говорить также об отталкивании между частицами. Таким способом в “Оптике” он интерпретирует растворение (это, как видим, третий вариант теории растворения).

“И не предполагает ли такое стремление (т.е. растворение), - говорит он, - отталкивательной силы у частиц, благодаря которой они разлетаются одна от другой, или по крайней мере того, что частицы сильнее притягивают воду, чем одна другую?”

Ньютонова идея о притяжении как основе химического сродства определила развитие теоретической мысли в области химии до последнего времени. В частности, ныотонианцем в области химии был Д.И. Менделеев, что особенно ясно выражено в его “Двух лондонских чтениях”.

Возможно, что Ньютон предполагал написать отдельную книгу о химических явлениях. Л. Мор недавно нашел в бумагах портсмутской коллекции следующую запись Стекелея:

“Он написал также химическое сочинение, объясняющее принципы этого таинственного искусства, на основании экспериментальных и математических доказательств; он очень ценил это сочинение, но оно по несчастью сгорело в его лаборатории вследствие случайного огня. Он никогда не предпринимал вновь этой работы, о чем приходится очень пожалеть”.