Изложение системы мира
Шрифт:
«Если бы Земля перестала притягивать к себе воды океанов, они переместились бы на Луну под влиянием силы притяжения этого светила».
«Эта сила, простирающаяся до Земли, производит явление морских приливов и отливов».
Таким образом, важное сочинение, которое мы цитировали, содержит первые зародыши небесной механики, которую Ньютон и его последователи так успешно развили.
Приходится удивляться, что Кеплер не применил законы эллиптического движения к кометам. Введённый в заблуждение пылким воображением, он упустил нить аналогий, которая должна была привести его к этому важному открытию. По его мнению, кометы были лишь метеорами, порождёнными эфиром; он пренебрёг изучением их движений и остановился на середине открытого им пути, оставив своим последователям часть славы, которую мог обрести. В его времена ещё только начинали смутно видеть способы отыскания истины, к которой гений приходил интуитивно, часто смешивая её со многими ошибками. Вместо того чтобы с трудом подниматься путём ряда индукций от частных явлений к другим, более общим, и от них к всеобщим законам природы, было гораздо приятнее и легче подчинить все явления отношениям соответствия и гармонии, которые воображение рождало и изменяло по своей прихоти. Так, Кеплер объяснял расположение тел солнечной системы законами музыкальной гармонии. Человеческому уму прискорбно
Астрономия обязана Кеплеру ещё несколькими полезными трудами. Его работы по оптике полны новых и интересных идей. Он усовершенствовал телескоп и его теорию, объяснил неизвестный до него механизм зрения, правильно объяснил причину пепельного света Луны, но воздал должное своему учителю Местлину, заслуживающему уважения на это открытие и за то, что он привлёк Кеплера к астрономии, а Галилея обратил к системе Коперника. Наконец, Кеплер в своём труде, названном «Стереометрия бочек», изложил такие взгляды на понятие бесконечности, которые повлияли на переворот в геометрии, испытанный ею в конце позапрошлого века, и Ферма, которого следует считать истинным изобретателем дифференциального исчисления, основал на нем свой прекрасный метод максимумов.
Имея такое неоспоримое право на восхищение, этот великий человек жил в нищете, в то время как астрология, везде находившаяся в почёте, великолепно вознаграждалась. К счастью, удовлетворение от истины, открывающейся гениальному человеку, и перспектива, что справедливое и признательное потомство его оценит, утешали его среди неблагодарности современников. Кеплер получал пенсию, которую ему всегда плохо выплачивали. Поехав в сейм в Ратисбону [Регенсбург], чтобы испросить задолженность, он умер в этом городе 15 ноября 1631 г. В свои последние годы он имел счастье быть свидетелем появления логарифмов, открытых шотландским бароном Непером, и применять их. Эти логарифмы представляют удивительный приём, совершенствующий хитроумный индийский алгорифм, сокращающий до немногих дней работу нескольких месяцев, удваивающий, если можно так сказать, жизнь астрономов и избавляющий их от ошибок и отвращения, неизбежных при длинных вычислениях. Это изобретение тем более удовлетворяет человеческий ум, что оно целиком взято из его собственных возможностей: в делах рук своих человек использует материалы и силы, даваемые ему природой, чтобы увеличить своё могущество; но здесь всё целиком является результатом работы его собственного ума.
Труды Гюйгенса последовали вскоре после трудов Кеплера и Галилея. Очень мало кто по важности и возвышенности своих изысканий имеет перед наукой такие заслуги, как Гюйгенс. Применение маятника в часах явилось одним из его лучших подарков, сделанных астрономии и географии, которые обязаны своим быстрым прогрессом этому счастливому изобретению, так же как изобретению телескопа, теорию и практику применения которого он значительно усовершенствовал. С помощью превосходных объективов, которые он сумел сделать, Гюйгенс узнал, что странные изменения вида Сатурна вызываются очень тонким кольцом, которым окружена эта планета. Его усердные наблюдения позволили ему открыть один из спутников Сатурна. Он опубликовал оба эти открытия в «Системе Сатурна», в сочинении, которое ещё содержит некоторые следы тех пифагорейских идей, которыми Кеплер так злоупотреблял, по которые окончательно стёрты истинным духом науки, столь преуспевшей в этом прекрасном веке. Открытие спутника Сатурна уравняло число спутников с числом известных тогда планет. Гюйгенс, считая это равенство необходимым условием гармонии системы мира, осмелился почти утверждать, что больше не остаётся спутников, которые можно было бы открыть. Но немногими годами позже у той же планеты Кассини обнаружил ещё четыре спутника. Геометрия, механика и оптика обязаны Гюйгенсу многими открытиями; и если бы у этого редкого гения возникла идея соединить свои теоремы о центробежной силе с прекрасными исследованиями эволют и с законами Кеплера, он отнял бы у Ньютона его теорию криволинейного движения и всемирного тяготения. Именно в подобных сопоставлениях и кроются открытия.
В те же времена Гевелий прославился своими обширными работами, в частности наблюдениями пятен на Луне и её либрации. Немного было таких неутомимых наблюдателей. Очень жаль, что он не признавал применение зрительной трубы в сочетании с квадрантом; это изобретение, дав недоступную до тех пор точность наблюдений, сделало большую часть работ Гевелия бесполезными для астрономии.
В ту эпоху астрономия получила новый импульс благодаря созданию научных обществ. Природа так разнообразна в своих творениях и явлениях, так трудно проникнуть в их причины, что для их познания и для того, чтобы заставить её раскрыть нам свои законы, нужны объединённые усилия и проницательность большого числа людей. Это объединение становится особенно необходимым, когда научный прогресс умножает количество точек соприкосновения этих причин и уже не позволяет человеку в одиночку углублённо изучать все эти явления; это изучение может получить необходимое развитие только при взаимной помощи многих учёных. Так, физик прибегает к помощи геометра, чтобы постигнуть основные причины наблюдаемых им явлений, а геометр в свою очередь обращается к физику, чтобы сделать полезными свои изыскания, приложив их к опыту, и чтобы этим наметить себе новые пути в математическом анализе. Но главное преимущество академий — это тот философский дух, который должен установиться в них и распространиться на всю нацию и на изучение всех предметов. Одинокий учёный может необдуманно увлечься какой-нибудь системой, о противоречиях которой лишь издалека доходят до него слухи. Но в научном обществе столкновение мнений относительно таких систем быстро заканчивается их разоблачением, и взаимное желание убедить друг друга обязательно приводит его членов к соглашению принимать во внимание только результаты наблюдений и вычислений. Кроме того, опыт уже показал, что со времени организации академий вообще распространилась истинная философия. Академии подают пример проверки всех явлений строгим рассудком, с их появлением исчезли предрассудки, слишком долго царившие в науках и разделявшиеся лучшими умами предшествовавших веков. Их полезное влияние на мнения
Из всех научных обществ самыми знаменитыми числом и важностью своих открытий в астрономии являются Парижская Академия наук и Королевское общество в Лондоне. Первая была основана в 1666 г. Людовиком XIV, который предвидел, какой блеск придадут науки и искусства его царствованию. Этот монарх при достойном содействии Кольбера пригласил многих иностранных учёных переехать в свою столицу. Гюйгенс последовал этому лестному приглашению и в лоне Академии, став одним из первичных её членов, опубликовал свой замечательный труд «О маятниковых часах».
Благодеяниями Людовика XIV был подобным же образом привлечён в Париж Доминико Кассини. За 40 лет полезных трудов он обогатил астрономию огромным числом открытий: это — теория спутников Юпитера, движения которых он определил по наблюдениям их затмений, открытие четырёх спутников Сатурна, вращения Юпитера и Марса, открытие зодиакального света, очень приближающееся к истине определение параллакса Солнца, составление весьма точной таблицы рефракции и, особенно, полная теория либрации Луны. Галилей рассматривал её либрацию только по широте. Гевелий объяснил либрацию по долготе, приняв, что Луна всегда обращена одной стороной к центру её орбиты, в одном из фокусов которой находится Земля. В 1675 г. Ньютон в одном письме, обращённом к Меркатору, уточнил объяснение Гевелия, приведя его к простой идее равномерного вращения Луны вокруг самой себя, в то время как она неравномерно обращается вокруг Земли. Но он, так же как и Гевелий, предполагал, что ось вращения Луны всегда перпендикулярна к эклиптике. Кассини же с помощью своих наблюдений выяснил, что эта ось немного наклонена и составляет с эклиптикой постоянный угол и, чтобы удовлетворить уже наблюдённому Гевелием условию, по которому все неравенства либрации повторяются с каждым обращением узлов лунной орбиты, он предположил, что узлы лунного экватора постоянно совпадают с этими узлами. Таков был прогресс идей, относящихся к одному из наиболее любопытных явлений системы мира.
Границы этого исторического очерка не позволяют мне рассказать здесь о всех работах большого числа выдающихся академиков-астрономов. Я ограничусь лишь замечанием, что соединение телескопа с квадрантом, изобретение микрометра и гелиометра, открытия, связанные с распространением света, определение размеров Земли и уменьшения тяжести на экваторе также вышли из недр Французской Академии наук.
Астрономия не меньше обязана Королевскому обществу в Лондоне, которое было учреждено несколькими годами раньше Французской Академии наук. Среди астрономов, которых оно взрастило, я назову Флемстида, одного из самых великих когда-либо живших наблюдателей; Галлея, знаменитого своими путешествиями, предпринятыми для обогащения науки, своим прекрасным сочинением, которое позволило ему открыть возвращение кометы 1759 г., и остроумной идеей использовать прохождение Венеры по диску Солнца для определения её параллакса. Я ещё упомяну Брадлея, образцового наблюдателя, навсегда прославившегося двумя самыми прекрасными открытиями в астрономии — открытием аберрации света неподвижных звёзд и нутации земной оси.
Когда сочетание часов с маятником и телескопа с квадрантом сделали ощутимыми для наблюдателей самые малые изменения в положении небесных тел, они стали искать способы определения годичного параллакса звёзд. Естественно было думать, что такая большая протяжённость, как диаметр земной орбиты, ещё заметна на расстоянии этих светил. Старательно наблюдая их во все времена года, астрономы обнаружили очень маленькие изменения положений звёзд, иногда совпадающие с эффектом параллакса, но чаще ему противоположные. Чтобы определить закон этих изменений, был необходим инструмент с разделённым с величайшей точностью сектором большого радиуса. Художник, который его сделал, заслуживает свою долю славы в астрономии, обязанной ему своими открытиями. Грэхем, знаменитый английский часовщик, построил большой сектор, с помощью которого Брадлей в 1727 г. обнаружил аберрацию звёзд. Для объяснения аберрации этому великому астроному пришла счастливая мысль скомбинировать движение Земли с движением света, которое было выведено Рёмером в конце позапрошлого века из наблюдений затмений спутников Юпитера. Можно удивляться, что в течение половины века, отделяющего это открытие от открытия Брадлея, никто из выдающихся астрономов, живших в то время и допускавших движение света, не обратил внимания на такое простое явление, оказывающее влияние на положение звёзд. Но человеческий ум, такой активный в создании разных систем, часто дожидается, пока наблюдения познакомят его с важными истинами, которые могли бы быть открыты простым рассуждением. Так, изобретение телескопов последовало лишь спустя три с лишним века после изобретения увеличительных стёкол и всё же своим появлением обязано случаю.
В 1745 г. Брадлей определил из наблюдений нутацию земной оси и вывел её законы. Во всех кажущихся изменениях положений звёзд, наблюдённых с величайшей точностью, он не обнаружил ничего, что указывало бы на их заметный параллакс. Этому великому астроному мы также должны быть обязаны первым обнаружением главных неравенств движения спутников Юпитера, которые впоследствии более подробно изучил Варгентин. Наконец, Брадлей оставил громадное количество наблюдений всевозможных явлений, которые небо являло в течение более 10 последовательных лет около середины прошлого века. Большое число его наблюдений и точность, которая их отличает, делают его собрание одной из главных основ современной астрономии и определяют эпоху, от которой теперь следует исходить в тонких научных изысканиях. Оно послужило образцом для многих подобных собраний, которые, последовательно совершенствуясь с прогрессом наук, являются вехами, отмечающими периодические и вековые изменения движения небесных светил.