Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах - Евгений Гусев

5.35. Подробные опыты с качающимся маятником провёл в январе 1851 г. французский физик — экспериментатор Жан Фуко, в честь которого прибор был назван маятником Фуко. Тогда же он объяснил наблюдаемое явление суточным вращением Земли. Через три месяца учёный продемонстрировал свой опыт с маятником длиной 67 м. Лиувилль показал, что на полюсах Земли угловая скорость поворота плоскости качания маятника наибольшая, а на экваторе эта плоскость остаётся неизменной.

5.36. Основная идея Плутарха — гениальная догадка, но исследователи считают, что под «огнём» совсем необязательно подразумевалось Солнце.

5.37. Описана гелиоцентрическая модель мира, предложенная древнегреческим астрономом Аристархом Самосским (ок. 310–230 гг. до н. э.). Цитата взята из труда Архимеда «Исчисление песчинок [во Вселенной]», написанного им в 216 г. до н. э.

5.38. В средние века более точные наблюдения планет привели к необходимости усложнения системы мира Птолемея. Для каждой планеты были введены дополнительные эпициклы, причём центр каждого последующего двигался по окружности предыдущего, и только по последнему эпициклу двигалась сама планета. Модель мира стала настолько громоздкой, что у многих людей возникли сомнения в её правильности.

5.39. Лихтенберг хотел этим сказать, что после создания гелиоцентрической системы мира астрономия стала быстро развиваться. В историческом плане это именно так. Но вот вопрос: благодаря чему стала быстро развиваться астрономия — благодаря новой концепции или изобретённому в эти же годы телескопу? И было ли случайным это совпадение? И не было ли у гелиоцентризма и телескопостроения общей причины для быстрого прогресса?

5.40. Положения 4, 5, 6 и 7 модели мира Коперника и сегодня можно считать вполне точными; но положения 1, 2 и 3 со временем потребовали ревизии.

5.41. Эти рассуждения Коперника, в целом довольно наивные, основываются на обобщении житейского опыта и содержат некоторые интуитивные находки. Опыт нам подсказывает, что «природные», длительно существующие физические объекты и системы находятся в состоянии равновесия и обладают более высокой устойчивостью, чем короткоживущие искусственные создания. Под действием внешних сил система может быть выведена из равновесия (ускорение) и разрушена (деформация). Коперник верно оценил, что при вращении двух объектов разного размера (Земля и небеса) с одинаковым периодом большие нагрузки испытывает объект большего размера.

5.42. Прежде всего Коперник имеет в виду особенности наблюдаемого петлеобразного движения планет: систематическое уменьшение размера петель и увеличение числа петель на каждом обороте планеты в порядке их расположения от Марса к Сатурну. Но орбиты планет Коперник представляет круговыми, в действительности же они эллиптические.

5.43. Историки науки полагают, что А. Осиандер в своём предисловии намеренно принизил значимость системы мира Н. Коперника и свёл её к ещё одному методу расчёта положений светил на небе. Очевидно, что приведённые слова Осиандера могли бы характеризовать и модель мира Птолемея.

5.44. Эта попытка реформы календаря была предпринята египетским царём Птолемеем III Эвергетом. Календарь совпадает с тем, который был введён Юлием Цезарем в 46 г. до н. э. и теперь называется юлианским.

5.45. Шведский учёный Сванте Аррениус (1859–1927) в книге «Представления о мироздании на протяжении веков» приводит следующее высказывание самого Н. Коперника:

После того, как я долго размышлял о сомнительности математических учений относительно исчисленных круговых движений сфер, мне было тяжело сознавать, что философы, заботливо исследовавшие мельчайшие подробности этих круговых движений, не нашли надёжных оснований для движения мировой машины, которая всё же была построена ради нас лучшим мастером, сообразовавшимся с законами природы. Поэтому я не пожалел труда вновь перечесть книги всех имевшихся у меня философов, чтобы отыскать, не высказал ли кто- нибудь мнение о том, что небесные тела имеют другие движения, чем принятые теми, кто обучает в школах математическим наукам. Тогда я нашёл у Цицерона, что Ницетус (Гицет) полагал, будто Земля движется. Затем я нашёл у Плутарха, что и другие держались того же мнения. Для общего сведения я здесь приведу его слова: «Некоторые думают, что Земля движется. Так пифагореец Филолай говорит:,Земля движется по наклонному кругу, точно так же, как Солнце и Луна“. Пифагорейцы Гераклид из Понта и Экфант полагают, что Земля вращается, правда, не непрерывно, а во время между заходом и восходом Солнца, наподобие колеса вокруг своей центральной точки». Побуждаемый таким примером, и я стал думать о подвижности Земли, и хотя это могло показаться нелепым, я всё же не бросил своей мысли, так как знал, что другим до меня была дана свобода признавать любые круговращения в явлениях небесных светил.

5.46. На самом деле устройство Солнечной системы в модели мира Коперника является лишь немного менее сложным, чем у Птолемея. Поставив в центр мира Солнце, что впервые было предложено ещё Аристархом Самосским, Коперник затем последовательно усложнял свою систему, вводя эпициклы и смещая центры окружностей- деферентов относительно центра Солнца. В окончательном варианте модель мира Коперника насчитывала 48 окружностей.

5.47. Ответ Галилея был очень прост: «оттого, что глаза у вас слабы; возьмите трубу и увидите».

5.48. Идеологи церкви далеко не сразу поняли революционную суть учения Коперника. Отчасти этому способствовало предисловие к книге Коперника, написанное лютеранским богословом Осиандером (см. задачу 5.43). Но со временем «подрывная» роль книги Коперника становилась всё более очевидной.

5.49. В своём «Отречении» Галилей три раза подтвердил своё мнение относительности правильности гелиоцентрического учения. Молва также утверждает, что после отречения он сказал: «А всё‑таки она вертится!». Оказавшись после суда под надзором инквизиции, он продолжал научную работу, а свои труды издавал в других, протестантских странах.

5.50. Речь в письме Кеплера идёт о построении из множества разрозненных наблюдений единой математической модели планетных движений. «Архитектором» этого величественного «сооружения» стал сотрудник и преемник Тихо Браге — сам Кеплер, создавший законы планетных движений.

5.51. В качестве планетных орбит Кеплер опробовал различные замкнутые кривые: эксцентрик (окружность с нецентральным положением Солнца); эллипс с Солнцем, помещённым в центре; различные виды овалов. В конце изысканий он снова обращается к эллипсу, но с Солнцем, помещённым в одном из фокусов.

5.52. Жизнь и творчество Кеплера пришлись на пограничную эпоху между средневековой и современной наукой. Поэтому многие его взгляды были двусмысленными, обременёнными мистикой чисел и архаичными понятиями схоластики: соответствие, симпатия, и т. п. Для Кеплера критериями справедливости научных теорий часто служили абстрактно — математические понятия: гармония, прогрессия, и т. п. Его увлечение астрологией также имеет двусмысленный характер: с одной стороны, он вполне искренне искал числовые соответствия между небесными и земными явлениями, с другой — занимался составлением гороскопов из вполне материальных побуждений, поскольку именно это находило спрос у богатых и властных людей. Но и здесь проявились незаурядные качества Кеплера как настоящего учёного: он не мог бездумно «гнать халтуру», а пытался проанализировать и улучшить прогностические возможности астрологии. В этом смысле и следует понимать его приведённые в задаче слова.

C годами Кеплер окончательно разочаровался в астрологии. Зарабатывая свой скудный хлеб как астролог, Кеплер довольно презрительно отзывался об этом ремесле: «Астрология есть такая вещь, на которую не стоит тратить времени, но люди в своём невежестве думают, что ей должен заниматься математик». Ярмарочное звездочтение было ему не по душе. И всё же в своём поиске мировой гармонии и движущих сил природы Кеплер считал неверным отказ от наблюдений и сопоставлений, накопленных древней наукой. В одном из своих сочинений он предостерегал исследователей, «чтобы они при легкомысленном отбрасывании звездословного суеверия не выбросили ребёнка вместе с водой из ванны». До наших дней продолжается анализ предсказательных возможностей астрологии. Пока никакого «ребёнка» в этой «ванне» не обнаружено — лишь мутная вода.

5.53. Переводчиком книги Ш. Бонне был малоизвестный в то время немецкий профессор физики Иоганн Даниель Тициус фон Виттенберг (1729–1796). Он вставил в текст книги описание обнаруженной им закономерности планетных расстояний без указания своего авторства. И только во втором немецком издании Иоганн Тициус дал свой закон как примечание переводчика. По его мнению, расстояние в 28 единиц (2,8 а.е.) «принадлежит ещё не открытым спутникам Марса». В 1772 г. немецкий астроном Иоганн Элерт Боде (1747–1826), прочитав «Созерцание природы» и изумившись, с какой точностью правило Тициуса описывает истинные расстояния планет от Солнца, привёл его в своей книге «Руководство по изучению звёздного неба», забыв при этом сослаться на автора идеи. Правда, в более поздних изданиях своей книги Боде сделал это (Ньето, 1976, с. 28). В отличие от Тициуса, Боде предположил, что на расстоянии в 2,8 а.е. движется неизвестная «большая планета» и даже, используя закон Кеплера, указал её орбитальный период в 4,5 года.