Кіріспе
Исаак Ньютонның кітабы – Ньютонның 1704 жылы ағылшын тілінде жарық көрген кітабы (латын тіліне ғылыми аудармасы 1706 жылы жарияланды). Бұл кітап призмалар мен линзалар арқылы жарықтың сынуы, тығыз орналасқан шыны жақшалар арқылы жарықтың дифракциясы, сондай-ақ спектрлік жарық немесе пигмент ұнтақтарының араласуы арқылы жарықтың негізгі табиғатын талдайды. "Оптика" – Ньютонның физикалық ғылымдар саласындағы екінші маңызды еңбегі және ғылыми революция кезеңінде оптика бойынша үш маңызды жұмыстың бірі саналады (Кеплердің "Астрономия Парс Оптика" және Гюйгенстің "Жарық туралы трактат" еңбектерімен бірге). "Оптика" кітабының бірінші басылымының бетінде Ньютонның аты жазылмаған.
the book by Newton
Opticks: or, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colours of Light is a book by Isaac Newton that was published in English in 1704 (a scholarly Latin translation appeared in 1706). The book analyzes the fundamental nature of light by means of the refraction of light with prisms and lenses, the diffraction of light by closely spaced sheets of glass, and the behaviour of color mixtures with spectral lights or pigment powders. Opticks was Newton's second major book on physical science and it is considered one of the three major works on optics during the Scientific Revolution (alongside Kepler's Astronomiae Pars Optica and Huygens' Traité de la Lumière). Newton's name did not appear on the title page of the first edition of Opticks.
Шолу
"Оптика" еңбегінің жарық көргені ғылымға зор үлес болды, ол "Принципиадан" өзгеше болғанымен, кейбір жағынан онымен бәсекелестікке түсті, алайда Исаак Ньютонның аты алғашқы басылымның мұқабасында көрсетілмеген. "Оптика" көбінесе тәжірибелердің және олардан жасалған қорытындылардың тізімі болып табылады, ол кейін физикалық оптика деп аталатын тақырыптардың кең ауқымын қамтиды, оның ішінде жарықтың құрамдас түстерге таралуы (дисперсия) туралы мәліметтер де бар. Ол түстің қалай пайда болатынын – түсетін жарықтың әртүрлі құрамдас бөліктерінің таңдап сіңірілуі, шағылысуы немесе өтуі арқылы көрсетеді. Ньютонның еңбегінің маңыздылығы сол, Аристотельге немесе Теофрастқа жатқызылатын және Ньютонның замандастары қабылдаған, "таза" жарық (мысалы, күн сәулесі сияқты) бастапқыда ақ немесе түссіз болады және заттармен өзара әрекеттесу нәтижесінде пайда болатын қараңғылықпен араласу арқылы түске өзгереді деген догманы жоққа шығарды. Ньютон дәл керісін көрсетті: жарық әртүрлі спектральдық түстерден тұрады (ол жеті түс – қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, күлгін және фиолетті сипаттайды), ал барлық түстер, ақ түс қоса алғанда, осы түстердің әртүрлі қоспаларынан құралады. Ол түстің жарықтың физикалық қасиетінен туындайтынын, әр түс призма немесе линза арқылы белгілі бір бұрышта сындырылатынын көрсетеді, бірақ түс – бұл санамыздағы сезім екенін, материалдық заттардың немесе жарықтың өзінің ішкі қасиеті емес екенін нақты айтады. Мысалы, ол қызыл және күлгін түстерді (магента) екі спектрдің ұштарын жабыстыру арқылы араластыруға болатынын көрсетеді, бірақ бұл түс спектрде кездеспейді, сондықтан ол "жарық түсі" емес. Спектрдің қызыл және күлгін түстерін біріктіру арқылы ол барлық түстерді түстер шеңберіне жинақтады, бұл түстердің қоспаларын сандық түрде болжауға және түстердің ұқсастығын сапалық түрде сипаттауға мүмкіндік береді. Ньютонның призмалық дисперсияға жасаған үлесі көп призмалық массивтерді алғаш рет сипаттады. Көп призмалық конфигурациялар, сәулені кеңейтуші ретінде, 275 жылдан кейін реттелетін лазердің құрылымында маңызды рөл атқарды және көп призмалық дисперсия теориясын дамытуға жағдай жасады.
Оптика және Принципиа
Оптика көп жағынан Принципиадан ерекшеленеді. Ол еуропалық философтар қолданған латын тілінде емес, алғаш рет ағылшын тілінде жарық көрді, бұл жергілікті тілдегі ғылыми әдебиеттің дамуына үлкен үлес қосты. Кітап – танымал ғылымның үлгісі: Ньютонның ағылшын тілінің стилі біршама ескіргенмен – ол ұзақ сөйлемдерді және көптеген толықтыруларды жиі қолданады, – қазіргі оқырман үшін де оңай түсінікті. Ал Ньютонның замандастарының көпшілігі Принципианың мазмұнын түсінуде қиындықтарға тап болды. Оның формалды, бірақ икемді стилінде сөйлеу тілі мен метафоралық сөздер жиі кездеседі. Принципиадан айырмашылығы, Оптикада алдыңғы ұйғарымдардан, леммалардан немесе бірінші принциптерден (немесе аксиомалардан) дедукция арқылы дәлелденген геометриялық конвенция қолданылмайды. Керісінше, аксиомалар техникалық терминдердің немесе материя мен жарықтың негізгі қасиеттерінің мағынасын анықтайды, ал ұйғарымдар нақты, мұқият сипатталған эксперименттер арқылы дәлелденеді. Кітаптың алғашқы сөйлемінде: «Менің бұл кітаптағы мақсатым – жарықтың қасиеттерін гипотезалармен түсіндіру емес, оларды ақыл мен эксперименттер арқылы ұсыну және дәлелдеу» делінген. Experimentum crucis немесе «критикалық экспериментте» (I кітап, II бөлім, II теорема) Ньютон жарықтың түсі оның «сыну дәрежесіне» (сыну бұрышы) сәйкес келетінін, ал бұл бұрышты қосымша шағылысу немесе сыну арқылы, немесе жарықты түсті сүзгіден өткізу арқылы өзгертуге болмайтынын көрсетті. Бұл еңбек – экспериментшінің өнерінің нұсқаулығы, көптеген мысалдарда физикалық әлем туралы нақты қорытындылар жасау үшін байқауды қалай қолдану керектігін көрсетеді, содан кейін нақты эксперименттік сынақтар арқылы басқа түсіндірмелерді жоққа шығарады. Принципиадан айырмашылығы, ол дедуктивті әдістен тыс «Мен гипотеза жасамаймын» (Non fingo hypotheses) деп уәде берген, Оптика жарық туралы эксперименталдық деректерден асып түсетін болжамдарды дамытады: мысалы, жарықтың физикалық мінез-құлқы оның «корпускулалық» табиғатына, яғни кішкентай бөлшектерге байланысты, немесе қабылданатын түстер диатоникалық музыкалық шкаланың тондары сияқты үйлесімді пропорцияланған.
Сұраулар
"Оптика" еңбектері "Сұрақтар" жинағымен аяқталады. Алғашқы басылымда он алты сұрақ болса, 1706 жылы жарық көрген латын тіліндегі басылымда, содан кейін 1717/18 жылдарғы қайта қарастырылған ағылшын тіліндегі басылымда бұл сан артты. Сұрақтардың алғашқы топтамасы қысқа болды, бірақ кейінгілері шағын мақалаларға айналып, көп беттерді құрады. 1730 жылғы төртінші басылымда 31 сұрақ болды, және келесі екі жүз жыл бойы химиялық байланыс теориялары бойынша көптеген болжамдар мен дамуға себеп болған "31-ші сұрақ" осы еңбекте жарық көрді. Бұл сұрақтар, әсіресе кейінгілері, "оптика" пәнінің тар мағынасынан асып түсетін физикалық құбылыстардың кең ауқымын қамтиды. Олар жылудың табиғаты мен таралуы, гравитацияның мүмкін себептері, электр құбылыстары, химиялық әрекеттің мәні, Құдайдың "Бастапқыда" материяны қалай жаратқаны, ғылымды дұрыс жүргізу жолдары және тіпті адамдардың этикалық мінез-құлқы туралы мәселелерді қозғайды. Бұл сұрақтар, әдеттегі мағынадағы сұрақтар емес. Олардың көпшілігі теріс пікірде, риторикалық сұрақтар түрінде берілген. Яғни, Ньютон жарықтың "бар" екенін немесе "болуы мүмкін" "дене" екенін сұрамайды. Оның орнына, ол: "Жарық дене емес пе?" – деп сұрайды. Бұл форма Ньютонның жауабы бар екенін ғана емес, сонымен қатар оның көп беттерге созылуы мүмкін екенін көрсетеді. Стивен Хейлз (он сегізінші ғасырдың басындағы берік Ньютондық) айтқандай, бұл Ньютонның "сұрақтар арқылы" түсіндіру әдісі екені анық.
Қабылдау
"Оптика" Англияда және Еуропа континентінде кеңінен оқылды және талқыланды. Бұл еңбекті Корольдік қоғамға ұсынғаннан кейін Ньютон мен Роберт Гук арасында жарықтың "корпускулярлық" немесе бөлшектік теориясы туралы қатыгез дау туды, бұл Ньютонды Гук 1703 жылы қайтыс болғанға дейін еңбекті жариялауды кейінге жылдыруға мәжбүр етті. Еуропа континентінде, әсіресе Францияда, "Принципиа" мен "Оптика" бастапқыда көптеген табиғат зерттеушілері тарапынан қабылданбады, олар картезиандық табиғаттану философиясын және Аристотельдің түстер туралы көзқарасын қорғауын жалғастырды және Ньютонның призмалық тәжірибелерін қайталау қиын екенін айтты. Шындығында, ақ жарықтың негізгі табиғаты туралы Аристотельдік теория 19 ғасырға дейін, мысалы, неміс жазушысы Иоганн Вольфганг фон Гете 1810 жылғы "Түстер туралы ілім" (Zur Farbenlehre) еңбегінде қорғалды. Ньютондық ғылым, тәжірибеге немесе экспериментке математикалық ойлауды қолданудың орнына, ежелгі грек немесе рим табиғат зерттеушілерінің беделіне немесе алғашқы қағидалардан логикалық қорытындыларға (француз философы Рене Декарт ұсынған әдіс) негізделген табиғаттануға қарсы Ағарту дәуіріндегі философтардың күресінде маңызды мәселе болды. Вольтер "Ньютон философиясының элементтері" (1738) еңбегінде "Принципиа" мен "Оптика" мазмұнын қоса, Ньютондық ғылымды танымал етті. Шамамен 1750 жылдан кейін "Оптика" мен "Принципиа" еңбектеріндегі эксперименталды және математикалық әдістердің үйлесімі Ньютондық ғылымның біртұтас және толыққанды моделі ретінде қалыптасты. Бұл жаңа философияның көрнекті жақтастары Бенджамин Франклин, Антуан Лоран Лавуазье және Джеймс Блэк болды. Ньютоннан кейін көптеген өзгерістер енгізілді. Томас Янг пен Огюстен Жан Френель Кристиан Гюйгенстің 1690 жылғы "Жарық туралы трактатында" сипатталған толқындық теорияның түстің жарық толқынының ұзындығының көрінетін көрінісі екенін дәлелдей алатынын көрсетті. Ғылым да түсті қабылдау мен математикалық оптика арасындағы айырмашылықты біртіндеп мойындады. Неміс ақыны Гете өзінің эпикалық "Түстер туралы ілімімен" Ньютондық негізді шайқалта алмады, бірақ "Гете Ньютонның қаруында бір кемшілік тапты – Ньютон түссіз сыну мүмкін емес деген қағидаға берілді. Сондықтан ол телескоптардың объективтері мәңгілікке дейін жетілмейтін болады деп ойлады, себебі ахроматизм мен сыну үйлесімсіз. Доллонд бұл тұжырымның дұрыс емес екенін дәлелдеді" (Джон Тиндалл, 1880 жыл).