Чтение онлайн

У гениального человека одна из самых сильных страстей — это любовь к истине. Полный энтузиазма, вдохновлённый великим открытием, он горит желанием о нем поведать. А препятствия, которые ставят ему невежество и предрассудки людей, наделённых властью, только возбуждают ого и увеличивают его энергию. К тому же вопрос касался истины, имевшей для нас огромное значение из-за того, какой ранг отводила она Земле, на которой мы живём. Если Земля действительно неподвижна в середине вселенной, человек имеет право рассматривать себя как главный предмет забот природы. Все мнения, основанные на этой прерогативе, заслуживают его рассмотрения. Он может тогда обоснованно стараться найти отношения, в которых светила находятся с его судьбой. Но если Земля — только одна из планет, которые движутся вокруг Солнца, эта Земля, уже такая маленькая в солнечной системе, целиком исчезает в бесконечности небес, в которой вся эта система, какой бы обширной ни казалась она нам, составляет лишь неощутимую часть. Галилей, благодаря своим наблюдениям, всё более и более убеждавшийся в движении Земли, долго раздумывал о новом сочинении, в котором он хотел развить доказательства этого движения. Чтобы избавиться от преследований, жертвой которых он едва не стал, он решил представить сочинение в виде диалогов между тремя собеседниками; из них один защищал систему Коперника, оспариваемую перипатетиком. Чувствовалось, что все преимущества правоты были на стороне защитника этой системы; но Галилей, не высказывая своего мнения в споре между ними и, насколько это было возможно, давая оценить возражения сторонников Птолемея, надеялся сохранить покой, который был заслужен его трудами и старостью. Успех этих диалогов и убедительность, с которой в них были опровергнуты все возражения против движения Земли, пробудили инквизицию. Галилей в возрасте 70 лет снова был вызван на её суд. Протекция великого герцога Тосканы не смогла воспрепятствовать тому, чтобы Галилей перед ним предстал. Его заключили в тюрьму, где потребовали от него вторичного отказа от его мнения под угрозой наказания за вторичное впадение в ересь, если он будет продолжать распространять ту же доктрину. Его заставили подписать такую формулировку отречения: «Я, Галилей, на 70-м году жизни лично представ перед правосудием, стоя на коленях и имея перед глазами святое евангелие, которого я касаюсь своими собственными руками, с искренним сердцем и верой отрекаюсь, проклинаю и ненавижу заблуждение, ересь о движении Земли и т.д.» Какое зрелище, когда старец, прославленный долгой жизнью, посвящённой целиком изучению природы, отрекается на коленях вопреки свидетельству своей совести от истины, доказанной им с очевидностью! Заключённый в тюрьму на неограниченное время декретом инквизиции, он был обязан великому герцогу своим освобождением. Но чтобы помешать ему избавиться от власти инквизиции, ему было запрещено покидать пределы Флоренции. Галилей родился в Пизе в 1564 г. С самых юных лет в нем проявился ряд талантов, которые развились в дальнейшем. Механика обязана ему многими открытиями, из которых наиболее важной была теория движения тяжёлых тел. Она является лучшим памятником его гению. Под конец жизни он потерял зрение; это совпало с его изучением либрации Луны. Тремя годами позже, в 1642 г., он умер в Арчетри,18 к огорчению всей Европы, просвещённой его работами и негодующей на судебный приговор, вынесенный великому человеку ненавистным трибуналом.

Пока все эти события происходили в Италии, Кеплер в Германии открывал законы планетных движений. Но прежде чем излагать эти открытия, следует вернуться несколько назад и ознакомиться с прогрессом астрономии на севере Европы после смерти Коперника.

История этой науки даёт нам в ту эпоху большое число превосходных наблюдателей. Одним из наиболее выдающихся среди них был Вильгельм IV, ландграф Гессен-Касселя. Он приказал построить в Касселе обсерваторию, снабжённую тщательно сделанными инструментами, с которыми он сам долгое время производил наблюдения. Он пригласил двух видных астрономов, Ротмана и Иоста Бюрга. Тихо Браге также был обязан настойчивым ходатайствам ландграфа перед Фридрихом, королём Дании, за то покровительство, которое король ему оказал.

Тихо Браге, один из величайших наблюдателей, которые когда-либо жили родился в конце 1546 г. в Кнудстурпе, в Скании [Дании]. Его любовь к астрономии проявилась уже в 14 лет в связи с затмением, случившимся в 1560 г. В этом возрасте дети так редко склонны к размышлениям, но точность, с которой было предсказано это явление, вызвала в нем сильное желание узнать принципы таких вычислений. Это желание ещё возросло из-за противодействия его воспитателя и семьи. Он поехал в Германию, где установил связи и дружескую переписку с самыми видными учёными и любителями астрономии, особенно с ландграфом Гессен-Касселя, принявшим его самым любезным образом. Вернувшись на родину, он был замечен своим сувереном, королём Фридрихом, отдавшим ему маленький остров Вен у входа в Балтийское море. Тихо построил там ставшую знаменитой обсерваторию, названную Уранибургом. Там в течение 21 года он сделал огромное число наблюдений и несколько важных открытий. После смерти Фридриха зависть, обрушившаяся на Тихо, заставила его покинуть своё убежище. Его возвращение в Копенгаген не угомонило ярости его преследователей. Один из министров, Вальхендорп (его имя, как и имена всех людей, которые злоупотребляли властью, чтобы остановить прогресс разума, должно быть предано презрению на все века), запретил ему продолжать свои наблюдения. К счастью, Тихо нашёл себе могущественного покровителя в лице императора Рудольфа II, который привлёк его значительной пенсией и дал ему в Праге обсерваторию. Неожиданная смерть застала его в этом городе 24 октября 1601 г. среди трудов в возрасте, в котором он мог бы ещё оказать астрономии большие услуги.

Изобретение новых инструментов, усовершенствование прежних, высокая степень точности наблюдений, создание каталога звёзд, значительно превосходящего каталоги Гиппарха и Улугбека, открытие лунного неравенства, названного им вариацией, и неравенств движения её узлов и наклона лунной орбиты, важные замечания о том, что кометы движутся далеко за пределами этой орбиты, более совершённое знакомство с астрономической рефракцией, наконец, большое количество наблюдений планет — эти наблюдения послужили основой для вывода законов Кеплера — вот каковы главные заслуги Тихо Браге перед астрономией. Точность его наблюдений, которой он обязан своими открытиями, относящимися к лунным движениям, позволила ему также узнать, что уравнение времени, относящееся к Солнцу и планетам, нельзя применять к Луне и что необходимо вычитать из него часть, зависящую от аномалии Солнца, и даже значительно большую величину. Кеплер, увлечённый своим воображением на поиски соотношений и причин явлений, думал, что двигательное свойство Солнца заставляет Землю вращаться вокруг себя быстрее в перигелии, чем в афелии. Влияние этого изменения суточного движения могло быть обнаружено наблюдениями Тихо только в движении Луны, у которой оно в 13 раз больше, чем у Солнца. Но так как часы, усовершенствованные применением маятников, показали, что в этом последнем движении влияние изменения суточного движения равно нулю и что скорость вращения Земли постоянна, Флемстид перенёс на движение Луны неравенство, зависящее от аномалии Солнца, которое раньше считалось только кажущимся. Это неравенство, впервые обнаруженное Тихо Браге, называют годичным уравнением. На этом примере мы видим, как усовершенствование наблюдений открывает нам неравенства, скрытые до этого в их ошибках. Изыскания Кеплера дают тому ещё более замечательный пример. Показав в своих записках о Марсе, что гипотезы Птолемея неизбежно отклоняются от наблюдений Тихо на восемь шестидесятеричных минут, он прибавляет: «Эта разница меньше, чем возможная погрешность наблюдений Птолемея, которая, по признаниям этого астронома, достигала, по крайней мере, десяти минут. Но божественная доброта явила нам в лице Тихо Браге очень точного наблюдателя, и справедливо признать это благодеяние божества и возблагодарить его за это. Убедившись теперь в ошибочности гипотез, которые мы до сих пор употребляли, мы должны направить все наши усилия на то, чтобы открыть истинные законы небесных движений. Эти восемь минут, которыми теперь нельзя пренебрегать, направили меня по пути полного преобразования астрономии, что составляет большую часть этой работы».

Поражённый возражениями, которые противники Коперника противопоставляли движению Земли, и, может быть, побуждаемый честолюбивой мыслью дать своё имя новой астрономической системе, Тихо Браге, не поняв истинной системы природы, предположил, что Земля неподвижна в центре вселенной, что все светила движутся каждый день вокруг оси мира и Солнце в своём годичном движении уносит с собой планеты. В этой системе, которая, по естественному порядку идей, должна была бы предшествовать системе Коперника, видимые движения остаются такими же, как и в теории движения Земли. Вообще, можно рассматривать любую точку, например центр Луны, как неподвижную, при условии, что её движение в противоположном направлении передаётся всем другим светилам. Но не абсурдно ли с точки зрения физики предполагать Землю неподвижной в пространстве, тогда как Солнце увлекает все планеты, в число которых входит и Земля? Расстояние Земли от Солнца при предположении, что она движется, так хорошо согласуется с продолжительностью её обращения, что это не может оставлять сомнения у разумного человека, способного почувствовать силу аналогии. И не следует ли вместе с Кеплером сказать, что природа громким голосом провозглашает истинность этой гипотезы? Нужно признать, что Тихо Браге, хотя и был великим наблюдателем, не был удачлив в объяснении причин явлений. Его не очень философский ум был даже подвержен астрологическим предрассудкам, которые он пытался защищать. Однако было бы несправедливо осуждать его так же строго, как тех, кто в наши дни отказывается от теории движения Земли, подтверждённой многочисленными открытиями, сделанными с тех пор в астрономии. Трудности, которые обманы чувств ставили перед этой теорией, ещё не были преодолены. То, что у звёзд имелся видимый диаметр, превышавший их годичный параллакс, давало звёздам, по этой теории, истинный диаметр, превышающий диаметр земной орбиты. Телескоп, уменьшив звёзды до размеров светящихся точек, исключил эту неправдоподобную величину. Не было понятно, как тела, отдалённые от Земли, могли следовать её движениям. Законы механики объясняли эти видимые явления. Они показали то, что Тихо, обманутый ложным опытом, отказывался признать — что тело, освобождённое на большой высоте и предоставленное одному только действию силы тяжести, падает очень близко к основанию вертикали, отклоняясь от неё на восток на величину, которую очень трудно наблюдать вследствие её крайней малости. Так что трудности, испытываемые теперь, если мы хотим обнаружить движение Земли, наблюдая падение тел, так же велики, как те трудности, которые испытывали тогда, доказывая, что это движение должно быть неощутимо.

Реформа юлианского календаря относится ко времени Тихо Браге. Полезно привязать месяцы и праздники к одним и тем же временам года и создать из них периоды, связанные с земледелием. Но чтобы получить это ценное для жителей сельской местности преимущество, надо путём регулярной вставки одних суток компенсировать избыток солнечного года над гражданским, имеющим 365 суток. Самый простой способ вставки был введён Юлием Цезарем в римский календарь. Он заключается в том, что один високосный год следует после каждых трёх простых лет. Но продолжительность года, получаемого таким способом, слишком велика, так что точка весеннего равноденствия непрерывно предваряется. За пятнадцать веков, протёкших с эпохи Юлия Цезаря, она приблизилась на 11 1/2 суток к началу года. Чтобы устранить это неудобство, папа Григорий XIII распорядился своим декретом в 1582 г., чтобы месяц октябрь этого года имел только 21 день, 1600 год был високосным и чтобы затем годы, заканчивающие каждое столетие, были високосными только через каждые четыре века. Такое включение, основанное на немного удлинённом годе, упреждало точки весеннего равноденствия на одни сутки приблизительно за четыре тысячи лет. Однако если сделать обычным високосный год, заканчивающий этот период, григорианское включение становится почти совершенно точным. В остальном юлианский календарь не был изменён. Если бы это было сделано, было бы легко приурочить начало года к зимнему солнцестоянию и сделать более регулярной длину месяцев, назначив 31 день — первому, 29 второму в обычные годы и 30 — в високосные и делая остальные месяцы года попеременно в 31 и 30 дней. Было бы удобно обозначать их по порядку их следования, что уничтожило бы неподходящие названия последних четырёх месяцев года. Исправив затем, как было сказано, принятое включение дней, мы получили бы григорианский календарь, не оставляющий желать ничего лучшего. Но следует ли стремиться к этому улучшению? Если принять во внимание, что существующий календарь сегодня принят почти у всех народов Европы и Америки и потребовалось два века и огромное влияние церкви, чтобы обеспечить ему это преимущество, можно понять, что его следует сохранить даже с его недостатками, которые к тому же не влияют на его наиболее существенные свойства, так как главная задача календаря состоит в том, чтобы связать путём простейшей вставки события с последовательностью дней и заставить времена года в течение очень большого числа веков совпадать с одними и теми же месяцами. А эти условия хорошо выполняются в григорианском календаре. Часть этого календаря, относящаяся к определению дня пасхи, по своему смыслу не относится к астрономии, и о ней я здесь не буду говорить.

В свои последние годы Тихо Браге имел учеником и помощником Кеплера, родившегося в 1571 г. в Вейле в Вюртембергском герцогстве. Он был одним из тех редких людей, которых природа время от времени даёт науке для создания великих теорий, подготовленных трудами многих веков. Карьера учёного сперва показалась ему неподходящей для удовлетворения его честолюбивых замыслов. Но его растущий гений и увещания Местлина привлекли его к астрономии, и он направил на неё всю энергию своей души, жаждущей славы.

Сгорая от нетерпения узнать причину явления, учёный, одарённый живым воображением, часто предвосхищает события, т.е. устанавливает причину прежде, чем наблюдения могли бы его к ней подвести. Конечно, было бы вернее восходить от явлений к их причинам, но история науки показывает нам, что этот медленный и тяжёлый путь не всегда был использован открывателями. Скольких неожиданных опасностей должен остерегаться тот, кто руководствуется своим воображением! Настроенный заранее в пользу причины, представляемой его воображением, и далёкий от мысли отказаться от неё, если факты ей противоречат, он их изменяет, чтобы втиснуть в свои гипотезы. Он калечит, если можно так выразиться, творение природы, чтобы заставить его быть похожим на воображаемый им образ, не думая о том, что время рассеет эти пустые призраки и утвердит только результаты наблюдений и вычислений. Действительно полезен для прогресса науки тот философ, который соединяет яркое воображение с большой строгостью в рассуждениях и опытах и одновременно обуреваем желанием подняться до познания причин явлений и боязнью ошибиться в тех причинах, которые он им приписывает.

Кеплер по своему характеру обладал первым из этих достоинств, а Тихо Браге дополнял его, давая ему полезные советы, от которых он часто уклонялся, но всегда пользовался в тех случаях, когда мог сравнить свои предположения с наблюдениями, что, по методу исключения, приводило его от одной гипотезы к другой и наконец привело к закону планетных движений. Тихо Браге, этот великий наблюдатель, к которому Кеплер приехал , в Прагу и который уже в первых работах своего помощника сумел распознать его гениальность среди мистических аналогий между фигурами и числами, которыми они были полны, побуждал своего ученика к наблюдениям. Он обеспечил ему титул императорского математика. Смерть Тихо, наступившая немного лет спустя после начала их совместной работы, предоставила в распоряжение Кеплера ценное собрание наблюдений его знаменитого учителя, и он употребил его самым полезным образом, основав на нем три самых важных открытия, которые когда-либо были сделаны в философии природы.

Случившееся тогда противостояние Марса побудило Кеплера заняться преимущественно движениями этой планеты. Его выбор был очень удачен, поскольку орбита Марса — одна из самых эксцентричных в планетной системе, и так как эта планета очень близко приближается к Земле во время своих оппозиций, неравенства её истинного и видимого движений больше, чем у всех других планет, и поэтому позволяли легче и надёжнее открыть их законы. Хотя теория движения Земли уничтожила большую часть кругов, которыми Птолемей загромоздил астрономию, всё же Коперник оставил некоторые из них, чтобы объяснить истинные неравенства движения небесных тел. Кеплер, обманутый, как и он, мыслью, что движения небесных тел должны быть круговыми и равномерными, долго пытался представить движения Марса в соответствии с этой гипотезой. Наконец, после большого числа попыток, которые он подробно описал в своём сочинении «О движениях светила Марс», он преодолел препятствие, создаваемое ошибкой, утверждённой всеобщим одобрением во все века. Он обнаружил, что орбита Марса является эллипсом, один из фокусов которого занимает Солнце, и что планета движется так, что её радиус-вектор, проведённый из её центра к центру Солнца, описывает площади, пропорциональные времени. Кеплер распространил эти выводы на все планеты и в 1626 г. на основе этой теории опубликовал так называемые рудольфовы таблицы, навсегда оставшиеся памятными в астрономии, как первые таблицы, основанные на истинных законах системы мира и свободные от всех кругов, перегружавших предшествовавшие таблицы.

Если отделить астрономические изыскания Кеплера от химерических идей, которыми он часто сопровождал их, можно проследить, как он пришёл к своим законам. Сперва он убедился, что равномерность углового движения Марса имела место только относительно точки, лежащей вне центра его орбиты по отношению к Солнцу. Он обнаружил то же самое и для Земли, сравнивая между собой избранные наблюдения Марса, орбита которого из-за большой величины её годичного параллакса позволяет узнать относительные размеры орбиты Земли. Руководствуясь принципом, согласно которому фокусы небесных движений должны находиться в центрах больших притягивающих тел, Кеплер вывел, что истинные движения планет переменны и что в двух точках, где скорость наибольшая и наименьшая, площади, описанные в течение суток радиусом-вектором планеты вокруг Солнца, одинаковы. Это равенство площадей он распространил на все точки орбиты, что дало ему закон пропорциональности площадей и времени. Затем наблюдения Марса около его квадратур показали ему, что орбита этой планеты является овалом, вытянутым в направлении диаметра, соединяющего точки с экстремальными скоростями, что и привело его, наконец, к эллиптическому движению.