ОТ КОПЕРНИКА ДО НЬЮТОНА

24 мая (ст. ст.) 1543 г. тяжелая, гнетущая весть разнеслась среди жителей Фромборка — рыбачьего городка в устье Вислы, на севере Польши. Эта весть быстро распространилась по окрестным деревням и всей области и вызвала скорбь простых людей — крестьян, рыбаков, ремесленников: после долгой болезни скончался Николай Коперник.

Простые люди Вармии (так называлась са­мостоятельная церковная область в Поль­ше, центром которой был Фромборк) знали, что доктор Коперник, самый образованный человек во всем государстве, всегда был их другом и защитником. Замечательный врач, он безвозмездно лечил бедняков и днем и ночью готов был спешить на помощь больному. Все знали, что, участвуя в управлении областью, Коперник защищал права простых людей. Мно­гие помнили страшное время, когда наглые захватчики — тевтонские псы-рыцари — напа­ли на страну. И тогда миролюбивый ученый, доктор Коперник, страстный патриот, возгла­вил оборону одного из городов.

Коперника знали не только его земляки и соотечественники, но и передовые ученые мно­гих стран. Известие о его смерти было и для них тяжелым ударом. И только другая весть, пришедшая вслед за первой, смягчила тяжесть утраты: стало известно, что Коперник успел закончить и напечатать свою бессмертную кни­гу «О вращении небесных сфер». В этой кни­ге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия.

Во всех странах почти полтора тысячеле­тия владело умами людей ложное учение Птолемея, который утверждал, что Земля не­подвижно покоится в центре Вселенной. По­следователи Птолемея в угоду церкви приду­мывали все новые «разъяснения» и «доказатель­ства» движения планет вокруг Земли, чтобы охранить «истинность» и «святость» его ложного учения. Но от этого система Птолемея станови­лась еще более надуманной и искусственной.

Задолго до Птолемея греческий ученый Ари­старх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Позже, в средние века, передовые уче­ные разделяли точку зрения Аристарха о строе­нии мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперника великие итальянские ученые Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали, что Земля движется, что она вовсе не находится в центре Вселенной и не занимает в ней исключительного положения.

Почему же, несмотря на это, система Птоле­мея продолжала господствовать? Потому, что она опиралась на всесильную церковную власть, которая подавляла свободную мысль, мешала развитию науки. Кроме того, ученые, отвергав­шие учение Птолемея и высказывавшие правильные взгляды на устройство Вселенной, не могли еще их убедительно обосновать.

Это удалось сделать только Николаю Копер­нику. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математи­ческих расчетов он показал, что Земля — толь­ко одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца.

Своей книгой он бросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросах устройства Вселенной.

Коперник не дожил до того времени, когда его книга распространилась по всему свету, открывая людям правду о Вселенной. Он был при смерти, когда друзья принесли и вложили в его холодеющие руки первый экземпляр кни­ги, отпечатанной в Нюрнберге, далеком городе на чужбине (тогда книгопечатание только вхо­дило в обиход и лишь в немногих городах За­падной Европы были типографии).

Коперник родился в 1473 г. в польском го­роде Торуни. Он жил в трудное время, когда Польша и ее сосед — Русское государство — продолжали вековую борьбу с захватчиками — тевтонскими рыцарями и татаро-монголами, стремившимися поработить славянские народы.

Коперник рано лишился родителей. Его вос­питал дядя по матери Лукаш Ватцельроде — выдающийся общественно-политический деятель того времени.

Жажда знаний владела Коперником с дет­ства. Сначала он учился у себя на родине. Потом продолжал образование в итальянских университетах. Конечно, астрономия там из­лагалась по Птолемею, но Коперник тщательно изучал и все сохранившиеся труды великих ма­тематиков и астрономов древности. У него уже тогда возникли мысли о правоте догадок "Ари­старха, о ложности системы Птолемея. Но не одной астрономией занимался Коперник. Он изучал философию, право, медицину и вернулся на родину всесторонне образованным для свое­го времени человеком.

По возвращении из Италии Коперник посе­лился в Вармии — сначала в г. Лидцбарке, потом в Фромборке. Деятельность его была необычайно разнообразна. Он принимал самое активное участие в управлении областью: ве­дал ее финансовыми, хозяйственными и другими делами. В то же время Коперник неустанно размышлял над истинным устройством солнеч­ной системы и постепенно пришел к своему вели­кому открытию.

Что же заключает в себе книга Коперника «О вращении небесных сфер» и почему она нанесла такой сокрушительный удар по систе­ме Птолемея, которая со всеми своими изъяна­ми и «заплатами» держалась четырнадцать веков под покровительством всесильной в ту эпоху церковной власти? В этой книге Николай Копер­ник утверждал, что Земля и другие планеты — спутники Солнца. Он показал, что именно дви­жением Земли вокруг Солнца и ее суточным вра­щением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, странная запутанность в дви­жении планет и видимое вращение небесного свода.

Гениально просто Коперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении.

Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней не­подвижны, а берега «плывут» в обратном на­правлении. На поезде мы обогнали идущего пешехода, а нам кажется, что пешеход движет­ся в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на ней находится, движется вокруг Солнца и в те­чение года совершает полный оборот по своей орбите.

И точно так же, когда Земля в своем движе­нии вокруг Солнца обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, списывая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеально круговой фор­мы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческие ученые, ошибочно полагал, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми.

Спустя три четверти века немецкий астро­ном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Ко­перника, доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности — эллипсы.

Звезды Коперник считал неподвижными. Сто­ронники Птолемея, настаивая на неподвижно­сти Земли, утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении неба в разное время нам должно было бы казать­ся, что звезды смещаются, меняют свое положе­ние на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни один астроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательство неподвижности Земли.

Однако Коперник утверждал, что звезды находятся от нас на невообразимо огромных

расстояниях. Поэтому ничтожные смещения их не могли быть замечены. Действительно, рас­стояния от нас даже до ближайших звезд ока­зались настолько большими, что еще спустя три века после Коперника они не поддавались точному определению. Только в 1837 г. рус­ский астроном Василий Яковлевич Струве по­ложил начало точному определению расстояний до звезд.

Понятно, какое потрясающее впечатление должна была произвести книга, в которой Копер­ник объяснял мир, не считаясь с религией и даже отвергая всякий авторитет церкви в де­лах науки. Деятели церкви не сразу поняли, какой удар по религии наносит научный труд Коперника, в котором он низвел Землю на по­ложение одной из планет. Некоторое время книга свободно распространялась среди ученых. Прошло немного лет, и революционное значение великой книги проявилось в полной мере. Вы­двинулись другие крупные ученые — продолжа­тели дела Коперника. Они развили и распро­странили идею бесконечности Вселенной, в которой Земля — как бы песчинка, а миров — бесчисленное множество. С этого времени церковь начала ожесточенное преследование сто­ронников учения Коперника.

Новое учение о солнечной системе (гелиоцент­рическое, как его называют) утверждалось в жесточайшей борьбе со злейшим врагом науки— религией. Учение Коперника подрывало самые основы религиозного мировоззрения и откры­вало широкий путь к материалистическому, подлинно научному познанию явлений природы.

Во второй половине XVI в. учение Копер­ника нашло своих сторонников среди передовых ученых разных стран. Выдвинулись и такие уче­ные, которые не только пропагандировали уче­ние Коперника, но углубляли и расширяли его.

Коперник полагал, что Вселенная ограни­чена сферой неподвижных звезд, которые рас­положены на невообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной, но еще не утверждалась бесконеч­ность ее.

В 70-х годах XVI в. английский ученый Т. Диггес высказал мнение, что Вселенная бесконечна, а звезды не располагаются на од­ной сфере, т. е. на одинаковых расстояниях от Солнца, а рассеяны повсюду в бесконечной Вселенной.

Особенно смело развил и углубил эту идею в последней четверти XVI в. великий итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548— 1600).

Вся жизнь Бруно — это жизнь борца за научную истину, против религии и церкви, против всякого суеверия и мракобесия.

Бруно родился на юге Италии в религиоз­ной семье. В юности его отдали в монастырь, где ему предстояло стать верным слугой церкви. Но свободолюбивый юноша не мог мириться с монастырскими порядками. Им владели жажда знаний и желание передавать знания людям.

Упорно овладевая знаниями, Бруно позна­комился и с учением Коперника. Он стал рев­ностным сторонником этого учения, чем воз­будил против себя ненависть монастырского начальства.

Бруно оставил монастырь и уехал из Ита­лии. К этому времени он был уже сложившимся мыслителем и в своих взглядах на строение Вселенной шел дальше Коперника.

Долгие годы Бруно провел в разных стра­нах Западной Европы. Преследования церкви заставляли его переезжать из Швейцарии во Францию, потом в Англию и Германию. Везде он развивал кипучую деятельность: читал лек­ции, издавал свои книги, выступал на публичных диспутах против сторонников системы ми­ра Птолемея. Бруно учил, что Вселенная бес­конечна, что у нее не может быть никакого «центра». Огромное Солнце — всего только од­на из звезд. Каждая звезда — такое же Солнце. Этих солнц бесчисленное множество, они окру­жены планетами, на которых может быть жизнь. Бруно утверждал, что и Солнце, и звезды вра­щаются вокруг своих осей, а в солнечной системе, кроме известных уже планет, сущест­вуют и другие, пока еще не открытые.

Свои гениальные догадки Бруно не мог подтвердить результатами наблюдений. В его время не было телескопов. Однако предвиде­ния Бруно потом подтвердились наукой. Со временем были открыты Уран, Нептун, Плу­тон — дальние планеты солнечной системы. Было доказано, что Солнце — рядовая звезда в гигант­ской звездной системе Млечного Пути, а эта система — одна из бесчисленных во Вселенной. Что Солнце вращается вокруг своей оси, было установлено вскоре после смерти Бруно, а до­казательство вращения звезд — одно из недав­них завоеваний науки.

В 1592 г. служителям римской церкви уда­лось при помощи обмана и предательства схва­тить Бруно. Более семи лет они продержали его в тюремных застенках. Слишком велика была его слава, и церкви хотелось во что бы то ни стало заставить его отречься от своих взглядов.

Бруно не сдался. Когда его приговорили к сожжению на костре, он произнес слова, оставшиеся в веках: «Сжечь не значит опроверг­нуть».

17 февраля (ст. ст.) 1600 г. Джордано Бруно был сожжен на одной из площадей Рима. Уче­ный трагически погиб, но никакой костер не мог опровергнуть его бессмертные идеи. Выска­зывая их, Бруно опережал свою эпоху на целые столетия, хотя наблюдения без телескопов и не могли подтвердить его правоту. Но прошло только десятилетие после гибели Бру­но, и человечество получило в свое распоряже­ние новое средство наблюдения, при помощи ко­торого были сделаны открытия, подтвердив­шие и учение Коперника, и предположения Бруно. Таким средством наблюдения был теле­скоп. Первые телескопы появились в самом на­чале XVII в. Неизвестно, кто был их изобрета­телем. Трудно сказать, кто первый начал и систематические наблюдения неба в телескоп. Но первые, притом выдающиеся астрономические открытия при помощи телескопа сделал сооте­чественник Бруно, итальянский ученый Гали­лей (1564—1642).

Джордано Бруно.

Имя Галилея было хорошо известно ученым еще при жизни Бруно: Галилей сделал важ­нейшие открытия в области физики и механики и нашел новые пути для развития этих наук.

В отличие от ученых — последователей Ари­стотеля, Галилей считал, что основой изучения природы являются наблюдение и опыт. Астро­номия также должна развиваться на основе на­блюдений, только необходимо совершенствовать их. Галилей сам строил зрительные трубы и использовал их для наблюдений неба.

Какими крохотными были эти трубы по срав­нению с мощными современными телескопами, увеличивающими изображения в тысячи раз! Первая труба, с которой Галилей начал свои наблюдения, увеличивала в три раза. Поздней­шая, самая совершенная труба Галилея уве­личивала только в тридцать раз. И тем не менее при помощи этих самодельных инструментов Галилей сделал открытия, которые буквально потрясли его современников. Наблюдая Луну, Галилей обнаружил, что на ней есть горы, доли­ны и глубокие впадины, т. е. поверхность Луны по своему рельефу похожа на поверхность Зем­ли. Галилей открыл четыре спутника Юпитера, обращающиеся вокруг планеты, а это означало, что не только Земля и не только Солнце могут быть центрами обращения небесных тел. Вместе с тем оказывалось, что в солнечной системе, кроме уже известных небесных тел, существуют и многие другие, видные только в телес­коп. Наблюдая солнечные пятна, Галилей установил, что они перемещаются по по­верхности Солнца всегда в одном направлении, и сделал правильный вывод: Солнце вращается вокруг своей оси. Очевидно, что вращение присуще не только Земле, как установлено Коперником, но и вообще всем небесным телам.

Особенно поразительно было то, что при наблюдениях в телескоп обнаруживалось огромное количество звезд, не видимых простым глазом. Сплошное сияние Млечного Пути ока­залось — как это предполагал в древности Де­мокрит — гигантским скоплением звезд.

Все эти открытия Галилея, опубликованные им в книге «Звездный вестник», получившей широкое распространение, подтверждали учение Коперника и догадки Бруно. Поэтому они вы­звали особенно бешеную злобу со стороны цер­кви. Теперь уже не умозрения, а прямое на­блюдение неба опровергало учение церкви о Земле как о центре Вселенной.

В 1616 г. римская церковь официально при­знала учение Коперника безбожным, не совместимым с «истинной верой» и запретила всякую его пропаганду. Однако Галилей не прекратил борьбы за распространение учения Коперника и за популяризацию своих открытий. Много лет он работал над большой книгой «Диалог о двух главнейших системах мира, Птолемеевой и Коперниковой», где убедительно доказывал правильность учения Коперника и полную не­состоятельность учения Птолемея. Эту книгу Галилей с большим трудом издал в 1632 г.

Римская церковь привлекла Галилея за книгу к суду инквизиции. Суд над Галилеем — одна из позорнейших страниц в многовековой борьбе религии против науки. Галилея силой заставили отречься от учения о движении и вращении Земли. Вплоть до самой смерти он жил под надзором инквизиции, но открытия его были уже известны всему миру; по мере своих сил Галилей продолжал заниматься нау­кой, главным образом механикой. В Италии его книги даже не могли печататься, но их из­давали в других странах, где влияние церкви уже не было таким сильным.

Одновременно с Галилеем выдающиеся от­крытия в области строения солнечной системы и движения тел в ней сделал австрийский уче­ный Иоганн Кеплер (1571—1630). Учение Ко­перника требовало математического уточнения. Вскоре после смерти Коперника астрономы составили на основе его системы мира новые таб­лицы движения планет. И хотя эти таблицы лучше согласовывались с наблюдениями, чем прежние таблицы, составлявшиеся еще по Пто­лемею, в них потом обнаружились расхожде­ния с данными наблюдений. Необходимо было глубже исследовать и уточнить законы движе­ния планет. Именно эту задачу и решил Кеплер.

Кеплер жил в неспокойное время, когда значительная часть Центральной Европы бы­ла раздроблена на множество мелких государств, а религиозные войны между католиками и про­тестантами препятствовали развитию науки и просвещения. Поступив в Тюбингенский универ­ситет, Кеплер с увлечением занимался мате­матикой и астрономией. Преподававший эти науки проф. Местлин (1550—1631), вынужден­ный в аудитории излагать астрономию по Пто­лемею, был последователем учения Коперника и дома знакомил с этим учением своих слушате­лей. Кеплер вскоре стал последователем Копер­ника, но, в отличие от Местлина, он не скры­вал своих взглядов, а открыто пропагандиро­вал их.

Судьба Кеплера сложилась трагически. Пре­следуемый за свои взгляды богословами, как католическими, так и протестантскими, он вы­нужден был после окончания университета скитаться по разным городам и заниматься слу­чайными работами. Но и тогда ученый неустан­но размышлял над увлекшим его вопросом: какая геометрическая форма планетных орбит лучше объясняет особенности движения пла­нет. Философы древней Греции были убежде­ны, что круг — это идеальная геометрическая форма и только по кругу могут двигаться не­бесные тела. Даже в системе мира Коперника еще сохранилось это представление. Кеплер пришел к выводу, что оно ошибочно. Планет­ные орбиты имеют не правильно круговую, а иную геометрическую форму. Но какую? В первые годы своей деятельности Кеплер еще не смог решить эту задачу. Но уже тогда он при­обрел известность как замечательный математик-вычислитель. Это обстоятельство сыграло боль­шую роль в дальнейшей судьбе ученого.

В 1600 г. в Прагу переехал датский астроном Тихо Браге. Он оставил свою родину — Да­нию после того, как ее король лишил его средств на содержание построенной им замечательной по тому времени обсерватории. Тихо Браге был выдающимся наблюдателем неба, но в вопросе о строении Вселенной придерживался отсталых взглядов и учения Коперника не признавал. В Праге Тихо Браге решил продолжить свои на­блюдения, а в качестве помощника для вычис­лений пригласил Кеплера. Совместная работа двух ученых, из которых один отвергал учение Коперника, а другой был его ревностным сторонником, продолжалась недолго. Вскоре Тихо Браге умер (1601), и богатейшие материа­лы его наблюдений перешли в распоряжение Кеплера. Среди них особенное значение имели материалы долголетних наблюдений Марса. Изу­чая эти материалы, Кеплер сделал замечатель­ное открытие: он установил, что Марс движется вокруг Солнца не по правильному кругу, а по вытянутому кругу — эллипсу. Потом оказалось, что так движется вокруг Солнца не только Марс, но и все планеты солнечной системы; по эллип­су движется и Луна вокруг Земли. Продолжая свои исследования, Кеплер установил три за­кона движения тел в солнечной системе.

Первый закон Кеплера: планеты движутся по эллипсам. Солнце расположено не в центре эллип­са, а в точке, находящейся на некотором рассто­янии от центра и называемой фокусом. Но из этого следует, что расстояние планеты от Солн­ца не всегда одинаковое, а поэтому и скорость движения планеты вокруг Солнца также не всегда одинакова: чем ближе от Солнца находится планета, тем быстрее она движется, и, наобо­рот, чем дальше она от Солнца, тем ее движение медленнее. Эта особенность в движении планет составляет второй закон Кеплера. В третьем законе Кеплера устанавливается уже точная связь между расстояниями планет от Солнца и временами их обращения: оказывается, что квадраты времен обращений планет относятся между собой как кубы их средних расстояний от Солнца.

Это можно легко показать на примере любых двух планет. Например, среднее расстояние Юпи­тера от Солнца в 5,2 раза превышает расстояние Земли от Солнца, а время обращения Юпитера — 11,86 земного года. Простое вычисление покажет, что куб первого числа равен квадрату второго. При вычислении получается небольшое отклоне­ние от точного равенства; оно объясняется тем, что расстояние и время обращения Юпитера здесь взяты приближенно; для полной точности вычис­ления в эти значения нужно внести еще несколь­ко десятичных знаков, а это затруднило бы для читателя вычисления.

Эти три закона с тех пор так и называются законами Кеплера, а самого Кеплера последую­щие поколения астрономов прозвали «законо­дателем неба». Он вошел в историю как один из великих продолжателей дела Коперника. Но жизнь Кеплера и после такого важного открытия протекала в исключительно тяжелых условиях— его продолжали преследовать за пропаганду учения Коперника, которой он посвятил целый ряд книг. Эти книги неоднократно запрещались и сжигались на кострах, а жизни Кеплера не раз угрожала опасность со стороны церкви и ее приспешников.

Итак, в начале XVII в. развитию астрономии на основе учения Коперника мешало упорное сопротивление церкви. Однако на протяжении XVII в. условия для развития астрономии, как

и для развития науки вообще, во многих стра­нах резко изменились. Астрономия становилась наукой все более необходимой для географии и мореплавания, для определения точного време­ни и других нужд. В ряде государств Европы влияние церкви ослабело, и учение Коперника получило всеобщее признание. В разных стра­нах появились выдающиеся астрономы, а успе­хи оптики давали возможность изготовлять телескопы гораздо более крупные и совершен­ные, чем те, которые были в распоряжении Галилея.

Важные открытия сделал замечательный польский астроном Ян Гевелий (1611 —1687). Свой талант ученого Гевелий совмещал с не­обычайными способностями и умением в области оптики, механики, рисования. Он сам изготов­лял себе телескопы и угломерные инструменты. В 1641 г. Гевелий построил в своем родном го­роде Гданьске великолепную обсерваторию. Особенное внимание Гевелий уделял изуче­нию Луны. Он тщательно наблюдал и зарисо­вывал все детали обращенной к Земле стороны Луны и на основе этих наблюдений создал пер­вый атлас Луны. Гевелий дал названия горам, кратерам и долинам на Луне, многие из этих названий сохраняются и теперь. Этот лунный атлас он опубликовал в книге «Селенография» (1647). Гевелий составил обзор всех комет, появлявшихся на исторической памяти челове­чества, ему же принадлежит и обширный звезд­ный каталог, более точный, чем все предшест­вующие.

Выдающимся наблюдателем неба был Джованни Доменико Кассини (1625—1712) — италь­янский астроном, потом переехавший во Фран­цию. Здесь он стал первым директором Париж­ской обсерватории. Кассини выяснил, что Марс и Юпитер вращаются вокруг своих осей подоб­но Земле и Солнцу, и открыл четыре спутни­ка Сатурна.