Краткая история науки - Уильям Байнум

Мы не знаем в точности, когда Коперник решил, что его модель небес и Солнечной системы (как мы сейчас ее называем) куда лучше позволяет объяснить результаты наблюдений, собранных за тысячи лет. Но в 1514 году он написал короткий трактат и показал его нескольким близким друзьям. Опубликовать эту работу он просто не рискнул.

В своем трактате Коперник заявил, что «центр Земли вовсе не является центром Вселенной» и «мы вращаемся вокруг Солнца точно так же, как любая другая планета». Это были вполне определенные умозаключения, и последующие три десятилетия Коперник тихо работал над своей теорией, над гелиоцентрической моделью мироздания. Хотя он тратил много времени, занимаясь собственными наблюдениями, он оказался куда лучшим интерпретатором того, что увидели другие астрономы, и он догадался, что многие трудности можно убрать, если поставить в центр Солнце и предположить, что планеты ходят кругами вокруг него.

Это позволяло решить многие загадки, такие как затмения или странное движение планет, то вперед, то назад. Более того. Солнце играет настолько важную роль в человеческой жизни, оно дает нам тепло и свет, и сделать его центральным объектом – значит всего лишь признать, что без него жизнь на Земле невозможна.

Модель Коперника позволяла сделать дальнейшие выводы, например, что звезды находятся много дальше от Земли, чем предполагал Аристотель и другие мыслители древности. Аристотель считал: время бесконечно, но пространство ограничено. Церковь учила, что время ограничено (несколькими тысячами лет в прошлое, когда Бог создал все) и пространство тоже, может быть, за исключением Рая.

Коперник принимал идеи христианства о времени и творении, но его измерения говорили, что Земля находится куда ближе к Солнцу, чем Солнце к другим звездам. Он также рассчитал примерное расстояние от дневного светила до планет и от Луны до Земли, и Вселенная оказалась намного больше, чем люди думали ранее.

Коперник понимал, что его исследования вызовут шоковую реакцию, но с возрастом все же решил, что должен опубликовать свои идеи. В 1542 году он закончил свою главную книгу «De revolutionibus orbium coelestium» («О вращениях небесных сфер»), но к тому времени он был болен и стар, так что поручил напечатать свои сочинения другу, священнику по имени Ретик, посвященному в замыслы польского астронома.

Ретик принялся за дело, но затем вынужден был перебраться в один из университетов Германии, где получил место, и задачу перепоручили третьему священнику по имени Андреас Озиандер. Тот верил, что идеи Коперника опасны, так что добавил к книге собственное введение, и в таком виде труд оказался напечатан в 1543 году. В предисловии Озиандер написал, что гипотезы Коперника – не истина, а один из возможных путей разрешить те противоречия, с которыми долгое время сталкиваются астрономы, ставящие Землю в центр мира.

Озиандер имел право на собственное мнение, но он поступил не совсем честно, он расположил предисловие в книге так, что оно выглядело частью того, что сочинил сам Коперника. Поскольку оно не имело подписи, читатели предполагали, что это мнение автора о собственном трактате, ну а Коперник был в то время близок к смерти и не имел возможности что-то предпринять и исправить ситуацию.

Почти сто лет многие думали, что автор просто поиграл с идеей того, как можно объяснить то, что мы видим в небесах по ночам, но вовсе не думал на самом деле, что Земля вращается вокруг Солнца.

Предисловие сделало возможным то, что многие проигнорировали революционное содержание книги Коперника. Но тем не менее некоторые люди ее прочли, и приведенные в тексте расчеты и комментарии оказывали влияние на астрономию много десятилетий спустя после смерти автора.

Два выдающихся астронома продолжили работу Коперника.

Один из них. Тихо Браге (1546–1601) был вдохновлен утверждением польского коллеги, что Вселенная должна быть очень велика, и что звезды расположены невероятно далеко. Наблюдение за солнечным затмением в 1560 году воспламенило его воображение, и хотя родственники из благородной датской семьи хотели, чтобы он занялся юриспруденцией. Тихо интересовала только одна вещь – изучение небес.

В 1572 году он заметил новую, очень яркую звезду и написал о ней, именуя ее nova Stella («новая звезда») и утверждая, что небеса вовсе не совершенны и неизменны. Он устроил себе хорошо продуманную лабораторию на острове у побережья Дании и снарядил ее лучшими из доступных инструментов (увы, телескопов все еще не было). В 1577 году он наблюдал за пролетом кометы; эти феномены обычно считались предвестниками бедствий, но для Тихо ее появление означало лишь то, что небесные тела вовсе не зафиксированы на отдельных сферах, поскольку комета летит мимо них.

Браге сделал множество важных открытий по поводу позиций и движения звезд и планет, но в конечном счете он вынужден был покинуть родину и перебраться в Прагу, где в 1597 году он создал другую обсерваторию. Три года спустя он сделал своим помощником молодого Иоганна Кеплера (1571–1630).

Тихо никогда не принимал модель Коперника с солнцем в центре мира, но у Кеплера был свой взгляд на Вселенную, и именно ему остались все заметки и книги Браге после того, как тот умер в 1601 году. Кеплер с чувством долга подошел к наследию учителя, он отредактировал и подготовил к изданию его работы, но сам задал астрономии совершенно новое направление.

Кеплер прожил бурную, хаотическую жизнь, его жена и маленькая дочь умерли, его мать привлекли к суду по обвинению в колдовстве. Он сам был истово верующим протестантом в первые века Реформации, когда власти почти всюду придерживались католицизма, так что он должен был вести себя крайне осторожно.

Кеплер верил, что небесный порядок подтверждает его собственное мистическое восхищение Божьим творением. Но при всем этом его вклад в астрономию основывался на точности и прагматичности. В своих трудах, которые порой трудно понять, он разработал три концепции, которые мы сейчас именуем Законами Кеплера, и они оказались невероятно важны для науки.

Два первых закона тесно связаны, и их обнаружению помогли детальные наблюдения за движением Марса, оставшиеся Кеплеру в наследство от Тихо Браге. Кеплер изучал их долгое время, пока не осознал, что планеты не всегда перемещаются с одной и той же скоростью, более того, они движутся быстрее, когда находятся рядом с Солнцем, и движутся медленно, находясь вдали от него.

Кеплер показал, что если провести прямую линию от Солнца (находящегося в центре Вселенной) к некой планете, то постоянную величину будет составлять не скорость планеты, вращающейся вокруг светила, а та площадь, которую будет покрывать эта прямая за равные промежутки времени. Это назвали вторым законом, а последствием из второго стал первый – планеты движутся не по идеальным окружностям, а по эллипсам (нечто вроде сплющенного круга).

И хотя гравитацию тогда еще не открыли. Кеплер знал, что сила некоего рода определяет движение небесных тел. И он догадался, что эллипс будет естественной траекторией для объекта, вращающегося вокруг определенной точки.

Два первых закона Кеплера продемонстрировали, что древняя идея о круговом движении в небесах не соответствует действительности.