Краткая история науки
Шрифт:
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
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
Два первых закона Кеплера продемонстрировали, что древняя идея о круговом движении в небесах не соответствует действительности.
Третий закон оказался более практичным, он показал, что есть связь между временем, за которое планета обходит вокруг Солнца, и ее средним расстоянием от светила. Это позволило астрономам определить расстояние между Солнцем и планетами, понять наконец, насколько велика Солнечная система, и сколь мала, если сравнивать дистанции внутри нее с дистанциями до звезд.
К счастью, примерно в это же время оказался изобретен инструмент, позволивший заглянуть далеко в пространство. Человек, превративший телескоп в источник невероятных познаний, стал самым известным астрономом, и имя его Галилео Галилей.
Глава 12
Падающие башни и телескопы Галилея
Должно быть, одно из самых странных зданий в мире – 850-летняя башня колокольни Пизанского собора в Италии. Вы могли слышать о ней как о Падающей или Пизанской башне, и обычное развлечение – сделать фото рядом с ней, чтобы казалось, что ваш друг поддерживает слегка покосившееся строение, не давая ему упасть.
Ходят истории о том, как Галилей использовал башню, чтобы ставить собственные опыты – бросал с верхушки два шара разного веса, пытаясь увидеть, какой достигнет земли первым. На самом деле это байка, но Галилео действительно проводил эксперименты такого рода, и благодаря им он понял, что шар весом в десять фунтов и в один фунт ударятся о грунт одновременно.
И точно так же как с Солнцем, которое не оборачивается вокруг Земли за сутки, результат противоречит нашему повседневному опыту. В конце концов, если уронить с башни перо и пушечное ядро, то они упадут вовсе не одновременно.
И почему два шара разного веса ведут себя иначе?
Галилео Галилей (1564–1642) родился в Пизе (Галилей – это фамилия, но нашего героя часто звали по имени). Его отец был музыкантом, и фактически Галилео вырос в соседней Флоренции, потом вернулся в Пизу, в университет как студент-медик, но куда больше интересовался математикой, поэтому он оставил учебу, заработав репутацию человека с острым и быстрым умом.
В 1592 году он перебрался в Падую, чтобы учиться математике и тому, что мы назвали бы физикой. Он находился там в то время, когда Уильям Гарвей, о котором мы скоро будем говорить, учился в этом же городе, но увы, эти двое, по всей вероятности, никогда не встречались.
Жизнь Галилео была полна противоречий, его идеи всегда бросали вызов общепринятым взглядам, в особенности той физике и астрономии, которой следовал Аристотель и прочие древние. Он оставался искренним католиком, но одновременно верил, что религия касается морали и веры, а наука имеет дело с материальным миром. Как он понимал. Библия говорит исключительно о том, как попасть на Небеса и как все происходит там, и это привело ученого к конфликту с католической церковью, яростно защищавшейся от тех, кто осмеливался выступить против ее идеалов и авторитета.