Первый закон Ньютона оказался ошибкой перевода

Первый закон Ньютона оказался ошибкой перевода: 300 лет неточная формулировка обманывала физиков

Первый закон Ньютона, который учат в школах и вузах, и на который опирался Альберт Эйнштейн – ошибка перевода с латинского, на котором писал ученый, на английский. Ньютон имел в виду вовсе не то, что написано в современных учебниках. Поразительное открытие сделал филолог Дэниел Хук. И, хотя физики с восторгом с ним согласились, но учебники переписывать никто не торопится. Кажется, всем все равно, сетует филолог.

Но это пока. У неожиданного открытия есть шанс стать той самой искрой, из которой возгорается пламя. Новая физика выйдет из старой рукописи? Вполне вероятно. Давайте разберемся в этом.

РЕВОЛЮЦИОННЫЙ ЗАКОН

Когда-то Земля стояла на трех китах. Современная физика – тоже, и эти киты суть построения Ньютона, теория Эйнштейна, и квантовая механика. И каково обнаружить, что как минимум одного кита подменили. Первый закон Ньютона, закон об инерции – просто набор слов, который не имеет ничего общего с тем, что в него закладывал автор.

Прежде чем углубляться в суть, посмотрим, какую проблему решал Исаак Ньютон в конце XVII века своим законом.

Откуда берется движение? До Ньютона вроде бы правильно все понимали: от силы. Инженеры строили повозки и метательные машины. Рычаг срабатывает, камень летит. Но это понимание оставалось скорее на бытовом уровне, на уровне опыта. В целом физика считала, что движение может браться из ниоткуда и уходить в никуда.

Так, планеты летят, потому что состоят из эфира – гипотетического небесного «пятого элемента». Свойство эфира – двигаться, вот они и летят по орбитам. Никакая другая причина и не нужна. Точно так же пламя поднимается вверх просто оттого, что такова его сущность.

С другой стороны, тележка, отпущенная на произвол судьбы, замедляется, потому что движению «свойственно» исчезать. А вещи падают на Землю, потому что им свойственно стремиться к центру Земли. Медом им там намазано.

Физика разработала целую систему «любви» и «сродства»: магниты «любят» железо, стрелка компаса тянется к Полярной звезде (не к полюсу, заметьте), мир казался одушевленным (и прекрасным). Даже опыты Галилея, которые показали, что все немного (совсем) не так, мало что изменили, потому что Галилею не удалось «оцифровать» свои наблюдения в виде формул.

Суть первого закона Ньютона насколько проста, настолько и революционна. Движение не берется из ниоткуда и не уходит в никуда. Если тело покоится, оно и будет вечно стоять на месте. Если оно движется, оно будет вечно двигаться равномерно и прямолинейно. Но толкни его, и ты изменишь все. Прямолинейная траектория искривится. Спокойно лежащее получит ускорение. Силу, приложенную извне, не утаишь. Если видишь ускорение – ищи силу.

Из первого закона следовало: раз планеты идут по кругам, а вовсе не по прямым линиям, значит, их что-то тянет. Так Ньютон и открыл гравитацию, причем описал ее действие формулой, расширить которую на экстремальные случаи (большие скорости, колоссальные массы) удалось только Эйнштейну, а так-то – ни прибавить, ни убавить в течение вот уже столетий.

ЗАКОН БЕЗ ФОРМУЛИРОВКИ

Как же формулируется первый закон Ньютона?

Ищем в Сети, и обнаруживаем странное: а он по сути и не формулируется, он пересказывается своими словами и интерпретируется. Сколько книжек и сайтов – столько и вариантов.

Самый распространенный: «Всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние». Хм, удерживается. Как бы насильно. То есть, чтобы тело покоилось, нужна какая-то удерживающая сила? Но это противоречит тому, о чем закон.

А вот еще: «Если на тело не действуют другие тела, то тело движется прямолинейно и равномерно». Тут уже не силы, а «другие тела», и «покоя» нет вообще.

Или: «Любое тело будет оставаться в состоянии покоя или двигаться равномерно и прямолинейно, если на него не действуют внешние силы». Вроде похоже на первый вариант. Но если там тело «продолжает удерживаться», тут просто «остается»; там силы «приложенные», тут «внешние». А внутреннюю силу нельзя приложить? Вопрос, которым истязают школьников на олимпиадах: можно ли разогнать парусник, если на борт корабля поставить вентилятор?

Интересно, а откуда такие разночтения. Смотрим по-английски, и там то же самое. Наиболее популярная формулировка дана Брайаном Эллисом в 1965 году (почему им, почему только в 1965 году?), и она гласит: «Каждое тело, не подверженное действию сил, продолжает находиться в состоянии покоя или равномерного движения по прямой».

Причина, почему сплошь толкования да изложения, конечно, есть. Физикам не нравится формулировка первого закона, который сам Ньютон приводит в своей книге. Вот они и стараются его как-то «объяснить», «улучшить».

НЕ ХОТЕЛ НИЧЕГО ПУБЛИКОВАТЬ

Интерпретация Эллиса (он знаток творчества Ньютона) считается наиболее близкой к тому, что вроде как имел в виду сам ученый, но посмотрите, сколько тут противоречий.

Во-первых, что такое «продолжает находиться»? Когда и по какой причине тело попало в это состояние?

Во-вторых, и это главное, есть ли в природе ситуация, когда тело вовсе не подвержено действию никаких сил? В реальности, наверное, нет. Именно это и побудило филолога Дэниела Хука обратиться к подлинным записям гения. «Ньютон не мог создать закон о том, чего не бывает», говорит Хук.

История создания «Математических начал натуральной философии», где и изложены законы Ньютона, запутанна. Сам Ньютон настолько не интересовался славой, что записывал свои результаты на бумажке и бросал их на стол или на пол, и так копились горы. Публиковать он ничего не собирался.

В 1682 году на небе появилась громадная комета, которую потом назовут кометой Галлея (поскольку именно Галлей доказал, что она время от времени возвращается к Солнцу). Комета спровоцировала громкую дискуссию: а что ею движет?

Сам Галлей приехал к Ньютону, и рассказал, так мол и так, спорят, ругаются, три рупора порвали. Ньютон походя бросает: «У меня есть ответ». Галлей и верит, и не верит. Он уговаривает Ньютона написать хотя бы небольшую статью, тот неспешно пишет, сетуя, что работа мешает его опытам по алхимии, и в 1684 году Королевское общество (аналог академии наук) получает рукопись через Галлея.

Рукопись понравилась, нужна книга. Нехотя, но потом раззадорившись, Ньютон пишет «Начала» и отдает Галлею – что с ней хочешь, то и делай. Галлей несет в Королевское общество, там говорят: «Публиковать не на что. Мы истратили весь бюджет на издание трактата о рыбах». Галлей говорит: «Я оплачу». Да не вопрос. Книга выходит в 1686 году, книга нравится, и Королевское общество даже готово заплатить автору, но денег нет. Тогда ему отгружают 50 штук трактата о рыбах, который продается из рук вон плохо – это тебе гонорар.

Труд Ньютона написан по-латыни. В конце XVII века это никого не смущало, но уже через несколько десятилетий – очень даже, потому что новое поколение ученых не считало латынь «языком науки» и не учило этот язык.

В 1729-м (Ньютона уже нет в живых) выходит английский перевод, которым все и пользовались. Там-то собака и порылась.

ДВА РОКОВЫХ СЛОВА

• Основываясь на этом переводе, столетиями ученые понимали первый закон так: тело будет в покое, или прямолинейно, равномерно, двигаться, если не вмешается внешняя сила, - говорит Хук.

Латинское словосочетание «nisi quatenus» как раз и перевели как «если». На самом деле его точное значение – «поскольку» или «потому что». Эта мелкая неточность ломает всю конструкцию английского перевода, и подлинная формулировка закона должна звучать так: «Тела покоятся или движутся равномерно и прямолинейно только потому, что не испытывают действия сил». Отлейте в граните и запишите на манжетах.

Вроде бы мелочь? На самом деле, она спасает от обвинений первого закона в дурной бесконечности.

• Тела движутся прямо или стоят, если на них не действует сила. Но откуда вы знаете, что на них не действует сила? Ну, они же движутся прямо или стоят, - говорит Хук.

Эйнштейн, строя свою теорию относительности, воевал с этой дурной бесконечностью, и до сих пор историки науки утверждают: между Ньютоном и Эйнштейном были «непримиримые философские противоречия». На самом деле, Эйнштейн, сам того не зная, сражался с кривым переводом.

НЕПРИЗНАННЫЙ ПРАВДОРУБ

Хук давно носится со своей новой интерпретацией. Ключевую статью он опубликовал еще в 2022 году в журнале Philosophy of Science. Это, как следует из названия, издание философское, и не факт, что физики его читают. Но в чисто физический журнал его не пустили – у нас только свои.

Тем не менее, вскоре научно-популярные издания разнесли весть, что вот, появилась такая трактовка, и многие физики даже тепло прокомментировали: наконец-то, а мы тут изгалялись в интерпретациях.

Прошло еще немного времени, Хук снова рвется на просторы научпопа и социальных сетей (почему мы и пишем об этом сегодня), и сетует: травят его, говорят, куда полез, не твое дело.

• Многие написали мне, что моя формулировка «дикая». Другие говорят – «все настолько очевидно, чего и шум поднимать». На самом деле физики тратят массу сил, чтобы понять, что Ньютон имел в виду. Я, будучи студентом, не понимал, для чего вообще нужен первый закон Ньютона, и преподаватель не мог мне объяснить. Я решил, что надо вернуть в оборот одну из самых фундаментальных и революционных идей Ньютона, - говорит Хук.

ЧИТАЙТЕ ПОДЛИННИКИ

История, на самом деле, обычная. Хотя основополагающие труды науки изданы и переведены (по-русски можно прочитать, например, «Альмагест» Птолемея, «О вращении сфер» Коперника, да и «Начала» Ньютона тоже), никто, конечно, их не читает. Они сложно написаны, там применяется математический и логический аппарат, который кажется странным. Люди, прокладывающие свой путь в науку, начинают с учебников, то есть воспринимают азы с чужих слов.

Возможно, молодой ученый что-то теряет, не прочитав? Стоит открыть любой оригинальный трактат, чтобы заподозрить: так и есть. Они полны идей, о которых современная наука начисто забыла. Но гипотетический молодой ученый, кажется, со мной не согласен. «Да нет, - говорит он, - Что в старом сочинении хорошо и верно, то давно замечено и вошло в учебники. Что плохо, то отброшено наукой, нечего и смотреть. Каждый день по моей специальности выходит десяток работ, и я не успеваю их прочитать. А еще мне надо заполнить отчеты на грант. Когда?»

Иногда такое пренебрежение к корням играет злую шутку. С десяток лет назад в соцсетях появились сторонники плоской Земли. Астрономы подняли жала и забрала… и тут же обнаружили, что не могут доказать ее шарообразность. Забыли. Это же база! Слишком просто. У нас тут каждый день десяток специальных работ непрочитанными лежат.

Хук говорит: конечно, мое открытие не создаст новую физику. Но то, что в фундаменте существующей лежала банальная ошибка перевода – прикольно же?

Вот тут я бы поспорил: может, и создаст. Вопрос, что.

С полвека назад некий британский математик стал читать «Альмагест» Птолемея и обнаружил неточности в приведенных там наблюдениях небесных тел. Не будучи астрономом (то есть, не понимая, что Птолемей измерял светила буквально палками, и ошибки были дикими), математик (кстати, его фамилия была Ньютон) предположил, что Птолемей подгонял данные. В одном советском популярном журнале появилась крошечная заметка «Обманщик Птолемей». Через полтора десятка лет из этой заметки выросла Новая хронология, с которой историки уже не знают, что делать.

Так что с подлинными трактатами надо поосторожней. Их нужно знать, и знать точно. Иначе ценные мысли великих людей прошлого просто пропадут, а поверхностный взгляд «откроет» там такое, что мало не покажется.