Незападная история науки: Открытия, о которых мы не знали - Джеймс Поскетт

Это несогласие проистекало вовсе не из некоего межнационального соперничества или научного невежества. На момент первой публикации «Начал» (1687 г.) теории Ньютона были далеко не полными. Оставалось решить две основополагающие проблемы. Во-первых, существовали упомянутые выше противоречивые суждения о форме Земли. Если Ньютон ошибался насчет формы Земли, то он ошибался и насчет притяжения. Во-вторых, теория Ньютона предполагала совершенно новое объяснение движения планет, согласно которому все планеты – а также Солнце – воздействовали друг на друга силой тяготения. (Помимо прочего, это позволяло объяснить характерное колебание планетарных орбит, над которым астрономы ломали голову со времен Птолемея.) Но для того, чтобы окончательно подтвердить или опровергнуть это объяснение, астрономам требовались новые наблюдения. В частности, следовало узнать точное расстояние между всеми планетами. Это и должно было стать ключевым испытанием для теории Ньютона{171}.

Таким образом, историю физики в XVIII в. можно рассматривать как схватку вокруг идей Ньютона, которая продолжилась и после его смерти в 1727 г. Полем брани стал почти весь земной шар, от Южной Америки до Тихоокеанского региона. За это столетие европейские государства профинансировали сотни исследовательских экспедиций, которые ставили целью застолбить новые территории и попутно провести научные наблюдения. Как мы уже разобрали в главе 1, европейские исследователи XVIII в. во многом полагались на научные знания коренных народов – астрономические исследования инков, навигационное искусство таитянских мореплавателей, – что помогало им делать новые открытия да и просто ориентироваться в новых для них землях. Без этих знаний коренных народов теории Ньютона оставались бы неполными. А без империй (и связанных с ними завоеваний и насилия) не было бы и Просвещения{172}.

II. Астрономия инков

Шарль-Мари де ла Кондамин, взбираясь на вершину действующего вулкана в Андах под названием Пичинча, чувствовал, как у него кровоточат десны. К тому же он страдал от высотной болезни. Но французский геодезист с помощью перуанских проводников упрямо продолжал восхождение, жуя на ходу листья коки, чтобы сохранить ясность мысли. Преодолев высоту 4500 м, Кондамин взобрался выше всех своих европейских предшественников. Наконец-то оказавшись на вершине, француз приказал перуанским проводникам распаковать большой ящик с научным оборудованием. Первым делом он установил квадрант – металлический инструмент для измерения угловых расстояний между объектами, представлявший собой пластину в четверть круга с нанесенными делениями и с планкой для фиксации угла. Внизу, в долине, он высмотрел небольшую деревянную пирамиду, выкрашенную в белый цвет. Затем он уставился налитыми кровью глазами в квадрант и измерил угол между этой пирамидой и горой Памбамарка: ее величественный пик виднелся на горизонте. Только это и было ему нужно: единственная точка, которая должна была стать основой для геодезической съемки местности, протянувшейся почти на 250 км через Анды{173}.

За два года до этого, в мае 1735 г., Кондамин покинул Францию на борту корабля, направлявшегося в Южную Америку. Он был участником международной экспедиции, которой предстояло осуществить, пожалуй, самое амбициозное на тот момент научное исследование в истории человечества: узнать форму Земли. В 1730-х гг. Королевская академия наук в Париже при непосредственной поддержке Людовика XV организовала две крупные научные экспедиции. Первая отправилась к полярному кругу, в Лапландию, а вторая – к экватору, в город Кито (сегодня это столица Эквадора), который в то время входил в состав вице-королевства Перу. Идея была простой в теории, но исключительно трудной на практике. Каждая группа должна была измерить в направлении с севера на юг точное расстояние, соответствующее одному градусу широты[5], после чего результаты этих измерений надлежало сравнить. Если Ньютон был прав и Земля действительно сплюснута у полюсов, то длина одного градуса широты у экватора должна была быть меньше, чем в Арктике{174}.

Экспедиция в Анды стала возможной благодаря союзу, незадолго до того заключенному между Францией и Испанией. В 1700 г. на испанский престол взошел Филипп V – внук Людовика XIV, родившийся и выросший во Франции. Новый король Испании принадлежал к роду Бурбонов – старинной французской династии, восходящей к XIII в. Союзнические отношения между Францией и Испанией были оформлены в 1733 г. Эскориальским договором, первым из трех так называемых фамильных пактов Бурбонов. Помимо прочего, это создало условия для тесного сотрудничества между членами французской Королевской академии наук и их испанскими коллегами. Филипп V позволил французским исследователям путешествовать по испанским землям в Новом Свете, а вице-королевство Перу было идеальным местом для проведения великого геодезического исследования: рядом с экватором, с цепью гор и вулканов, которые могли быть использованы как обзорные точки{175}.

Путешествие в Анды заняло больше года. Сначала, летом 1735 г., Кондамин и французская экспедиционная группа пересекли Атлантический океан и на несколько недель остановились в Вест-Индии. Здесь они откалибровали инструменты и поднялись на вулкан Пеле на Мартинике, чтобы отработать технику съемки, которую им предстояло использовать в Южной Америке. В Сан-Доминго на острове Гаити французские исследователи приобрели африканских рабов. Кондамин лично купил себе троих. Мы не знаем их имен, но нам известно, что они сопровождали Кондамина на протяжении всей экспедиции и провели в рабстве у французского астронома почти 11 лет, а в конце путешествия были перепроданы местным работорговцам. Эти африканские рабы вместе с перуанскими индейцами, которых французы наняли в Андах, выполняли тяжелую работу, столь необходимую в научной экспедиции. Они несли тяжелые инструменты, вели мулов по крутым горным тропам, гребли на каноэ и договаривались с местными жителями. Без этих подневольных помощников экспедиция не добралась бы до Кито. Из Вест-Индии французы отправились в город Картахена-де-Индиас (современная Колумбия), где в сопровождении двух офицеров испанского военного флота добрались до Панамы на Тихоокеанском побережье. Там они погрузились на корабли и переправились в Перу. Затем Кондамин вместе со своей группой прошел почти на 250 км вверх по течению реки Эсмеральдас и в июне 1736 г. прибыл в Кито. Теперь он мог приступить непосредственно к измерениям{176}.

Методика проведения такого рода съемки местности, известная как триангуляция, использовалась во Франции с XVII в. Прежде всего геодезистам нужно было построить так называемую базисную линию[6] – выстроить деревянные козлы и уложить на них мерные вехи стык в стык. Длина базиса составила чуть больше 11 км. Затем требовалось выбрать точку на некотором расстоянии (вершину горы или что-нибудь подобное) и с помощью квадранта измерить углы между обоими концами базисной линии и этой точкой. Так геодезисты получали воображаемый треугольник. Применяя элементарные принципы тригонометрии и зная длину базисной линии, они могли рассчитать длину двух остальных сторон.

Затем следовало переместиться на соседний участок. Но теперь уже прокладывать новую базисную линию не требовалось: вместо этого геодезисты могли использовать существующий воображаемый треугольник, начиная с самой северной точки. Все повторялось: они измеряли угол между этой точкой и другим удаленным объектом (например, горой или вулканом), а затем определяли расстояние между этими двумя точками, основываясь на длине сторон первого треугольника. Таким образом, каждое новое измерение, для которого зачастую требовалось подняться на новую гору, постепенно продвигало их вперед – по мере того, как создавалась мозаичная цепочка из воображаемых треугольников. Одолев таким образом около 250 км и зная длину сторон воображаемых треугольников, геодезисты могли довольно точно рассчитать пройденное расстояние с севера на юг. Кроме того, им нужно было узнать, сколько градусов широты соответствует этому расстоянию. Сделать это было гораздо проще – достаточно было определить широты начальной и конечной точек путем обычного наблюдения за звездами. Наконец, путем деления этих двух результатов – пройденного расстояния на разницу широт – геодезисты должны были получить искомое число: точную длину одного градуса широты{177}.

Но, конечно, проще было сказать, чем сделать. Прежде всего нужно было правильно построить и измерить базисную линию. Поскольку все последующие расчеты строились на ней, любая погрешность в первом шаге, многократно повторенная, привела бы к серьезным искажениям в конечном результате. Первой трудностью была прокладка идеально прямой базисной линии среди гористого рельефа