Истина в пределе. Анализ бесконечно малых - Антонио Дуран

Анализ флюксий Ньютона вообще не упоминается в «Началах», за исключением леммы II книги II, что мы уже указывали в главе 3. В этой лемме Ньютон вкратце излагает современные правила вычисления производной. Он приводит примечание к этой лемме, где цитирует Лейбница и явно заявляет права на создание математического анализа. Так Ньютон отреагировал на первую публикацию Лейбница, посвященную анализу бесконечно малых. Это примечание звучит следующим образом: «В письмах, которыми около десяти лет тому назад я обменивался с весьма искусным математиком Г.Г. Лейбницем, я ему сообщал, что я обладаю методою для определения максимумов и минимумов, проведения касательных и решения тому подобных вопросов, одинаково приложимою как для членов рациональных, так и для иррациональных, причем я ее скрыл, переставив буквы следующего предложения: «Data aequatione quotcunque fluentes quantitae involvente fluxiones invenire et vice versa» («Когда задано уравнение, содержащее любое число переменных количеств, найти флюксии, и наоборот»). Знаменитейший муж отвечал мне, что он также напал на такую методу, и сообщил мне свою методу, которая оказалась едва отличающейся от моей, и то только терминами и начертанием формул. Основа обоих метод содержится в этой лемме». Ньютон написал это примечание с целью заявить право первенства на открытие анализа, однако так как ранее он не публиковал ничего по этому вопросу, в отличие от Лейбница, а письма, которыми обменивались Ньютон и Лейбниц, были известны лишь узкому кругу его друзей, примечание было понято как знак того, что Ньютон признает за Лейбницем право первенства.

В конце 1691 года, спустя четыре года после выхода «Начал», в кругах, близких к Ньютону и Лейбницу, стали циркулировать слухи о том, чему именно Лейбниц научился у Ньютона. Так, Фатио де Дюилье писал Гюйгенсу: «Господин Ньютон, несомненно, является первооткрывателем дифференциального исчисления, так как оно было ему известно еще до того, как господин Лейбниц получил о нем первое представление. Более того, это представление он мог получить лишь после того, как увидел записи господина Ньютона. Поэтому я крайне удивлен тем, что господин Лейбниц не упоминает об этом в журнале Acta». Фатио вернулся к этой теме 5 февраля 1692 года: «Не сомневаюсь, что публикация писем [Epistolae prior и Epistolae posterior] повлечет за собой унижение для господина Лейбница, так как он опубликовал свои правила дифференциального исчисления лишь по прошествии достаточного времени после их получения и сделал это без упоминания о господине Ньютоне. Они были представлены в виде переделки того, что получил господин Ньютон, и если мы сравним их, то не сможем отделаться от мысли, что разница между ними такова же, как между совершенным оригиналом и грубой и несовершенной копией».

Учитывая написанное Фатио, можно считать, что именно он положил начало спору, хотя весьма вероятно, что он написал Гюйгенсу то, что в это же время говорили Ньютону другие.

В 1693 году Ньютон и Лейбниц вновь обменялись письмами. Лейбниц написал Ньютону в марте (это, возможно, было вызвано известием о том, что Ньютон собирается опубликовать рукопись, о чем Лейбницу сообщил Гюйгенс). Ответ Ньютона последовал в октябре. Эта переписка была краткой и с научной точки зрения не идет ни в какое сравнение с письмами от 1676 года. Отметим несколько фрагментов из письма Ньютона. С одной стороны, оно начинается с теплого приветствия: «Я не ответил вам сразу по получении вашего письма, поскольку оно выскользнуло у меня из рук, затерялось среди прочих бумаг, и до вчерашнего дня я не мог отыскать его. Это огорчило меня, поскольку я очень ценю вашу дружбу и уже много лет считаю вас одним из первых геометров столетия, что признавал всякий раз, когда мне предоставлялась на то возможность». Первый абзац завершается благородным признанием, которое по прошествии лет полностью обесценилось и утратило смысл: «Ожидаю, что не написал ничего такого, что могло бы прийтись вам не по нраву, и если, по вашему мнению, что-то заслуживает цензуры, пожалуйста, без колебаний сообщите мне об этом в письме, так как я больше ценю своих друзей, чем математические открытия».

Пять лет спустя мы услышим аналогичные упреки в адрес Ньютона. В письме, датированном 15 августа 1696 года, Иоганн Бернулли писал Лейбницу: «Не знаю, изобрел ли Ньютон свой метод после того, как увидел ваше исчисление, особенно когда вижу, чем вы поделились с ним до того, как он опубликовал свой метод». В этом письме впервые допускается возможность того, что Ньютон заимствовал результаты Лейбница.

«Скромность есть добродетель, но излишняя робость есть недостаток»

С 1691 года Ньютону все чаще советовали опубликовать свои работы. Наиболее настойчивым был Джон Валлис; он особенно настаивал на публикации Epistolae prior и Epistolae posterior.

В 1695 году он известил Ньютона о том, какое признание получил Лейбниц за открытие своего метода исчисления: «От ваших друзей из Голландии мне стало известно, что ваши флюксии были встречены там с великим одобрением под наименованием дифференциального исчисления Лейбница. <…> Вы недостаточно заботитесь о своей репутации и о репутации страны, если позволяете, чтобы подобные ценности находились рядом с вами неподвижно, пока кто-то другой не снискает славу, которая должна принадлежать вам. Я позаботился о том, чтобы добиться справедливости по этому вопросу, и теперь жалею, что не опубликовал эти два письма слово в слово». Валлис продолжал настаивать: «Скромность есть добродетель, но излишняя робость, особенно в наше время, есть недостаток». Два года спустя Валлис сообщил Ньютону, что собирается опубликовать Epistolae prior и Epistolae posterior, если только не получит явного на то запрета от Ньютона. В итоге письма были опубликованы в полном объеме в 1699 году в одном из томов собрания сочинений Валлиса по математике. В него также были включены копии ответных писем Лейбница. Валлис получил разрешение Лейбница на публикацию этих писем заранее и потратил на это намного меньше усилий, чем на получение разрешения от Ньютона.

Эта публикация изменила положение дел в споре за первенство: Валлис, пусть и не совсем точно, продемонстрировал, какими результатами располагали Ньютон и Лейбниц в 1676 году. Важнее всего было то, что впервые были преданы гласности документы, доказывающие, что Лейбниц опубликовал свою версию раньше, но Ньютон совершил открытие первым, сообщив об этом, пусть и неявно, Лейбницу по его просьбе. Летом 1699 года Лейбниц пишет: «Валлис попросил у меня разрешения на публикацию моих старых писем. <… > Поскольку мне нечего опасаться… я подтвердил, что он может публиковать все, что посчитает нужным». Очень скоро оказалось, что Лейбниц напрасно считал, что ему «нечего опасаться».

«По когтям узнают льва»

В тот же период произошел инцидент, который в высшей степени способствовал обострению дискуссии. Речь идет о знаменитой задаче о брахистохроне, предложенной Иоганном Бернулли в июне 1696 года. В ней требовалось найти кривую, двигаясь по которой исключительно под действием силы тяжести, тело пройдет путь из точки A в точку B за наименьшее время. В мае 1697 года Лейбниц опубликовал присланные ему решения задачи. Всего было получено четыре решения, авторами которых были сам Лейбниц, маркиз Лопиталь, Якоб Бернулли и автор задачи, Иоганн Бернулли. Также было прислано решение неизвестного автора, которое было впервые опубликовано в январе 1967 года в журнале «Философские записки». Как мы знаем, этим неизвестным автором был Ньютон. Увидев простое решение этой задачи, содержавшее всего 77 слов, Иоганн Бернулли угадал автора. Он сказал: «Tanquam ex ungue leonem» — «По когтям узнают льва». Во всех решениях, за исключением предложенного Лопиталем, искомой кривой являлась циклоида.

Продолжение истории, о котором мы расскажем далее, зафиксировано в воспоминаниях племянницы Ньютона и в переписке Иоганна Бернулли и Лейбница. Возможно, целью задачи, предложенной Иоганном Бернулли, было подтвердить возможности ньютоновского анализа бесконечно малых. В письме Иоганну Бернулли, датированном февралем 1697 года, Лейбниц писал, что только он сам, братья Бернулли, маркиз Лопиталь и Ньютон были способны решить эту задачу, так как в то время только им был известен анализ бесконечно малых, необходимый для ее решения. Именно по этой причине, как объяснял Лейбниц, эту задачу в свое время не смог решить Галилей: ему был неизвестен математический анализ.

Таким образом, неизвестным автором решения был не кто иной, как Ньютон, который в то время занимал должность смотрителя Монетного двора и не отошел от научной деятельности. Ньютон получил письмо с задаче о брахистохроне 29 января 1697 года. По рассказам его племянницы, письмо попало в руки Ньютона в четыре часа дня, когда тот усталый вернулся из Монетного двора — в то время полным ходом шла чеканка монет нового образца.