Годовые кольца истории - Сергей Георгиевич Смирнов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
В противовес “республиканским” естествоиспытателям Англии и Голландии, их французские коллеги (в основном - католики и роялисты) уделяли большее внимание теоретическим рассуждениям в духе Декарта или “чистым” наблюдениям над звездным небом. Но в этих пределах дерзость мысли французов или итальянцев не знала ограничений. Через шесть лет после возникновения Королевского Общества в Англии французский астроном Жан Пикар организовал в Париже Академию Наук, заручившись согласием всемогущего министра Кольбера и начав с постройки Королевской Обсерватории.
Первым результатом Пикара стало точное измерение радиуса Земли. В классическом опыте Эратосфена Пикар заменил Солнце звездой, использовал маятниковые часы и микрометр, изобретенные Гюйгенсом – первым президентом Академии Наук. Точный результат Пикара позволил Ньютону проверить гипотезу о всемирном тяготении по движению Луны, наблюдаемому в избретенный им самим зеркальный телескоп. После этого достижения Пикар охотно уступил научное первенство в Париже приглашенным иностранцам: голландцу Христиану Гюйгенсу, итальянцу Джованни Кассини, датчанину Олафу Ремеру. Увы – роялистская Франция не порождала своих гениев в достаточном числе, в отличие от Англии или Голландии!
В 1666 году Кассини точно измерил периоды обращения Марса и Юпитера вокруг Солнца. Он измерил также период обращения Юпитера вокруг его оси и составил таблицы движения спутников Юпитера. Но Кассини не заметил (или недооценил) один мелкий факт: интервалы времени между последовательными затмениями этих спутников, измеренные в зимние месяцы, оказывались чуть короче, чем летом! В чем тут дело ? Да, зимою Земля движется по своей орбите в сторону Юпитера, а летом “убегает” от него – но что дальше ? Только в 1676 году Ремер дерзнул предположить: причина этих запозданий и ускорений – КОНЕЧНАЯ скорость света, и ее можно рассчитать по наблюдениям Кассини!
Ремер проделал этот расчет – с ошибкой около одной четверти; прекрасная точность, для первого раза. Возможно, молодому датчанину прибавило дерзости его знакомство (на уровне слухов) с поразительными открытиями Ньютона, о которых Кассини не ведал ? Впрочем, Кассини до конца жизни не признал даже гелиоцентрическую модель Коперника! Удивительно сочетались научное прозрение и научная слепота в умах титанов Возрождения…
Но там, где не требовалось новых теорий, Кассини работал безупречно. Он открыл 4 крупнейших спутника Сатурна и обнаружил в его кольце (которое первым наблюдал Гюйгенс) загадочную темную щель. Значит, у Сатурна ДВА плоских кольца ? Из чего они могут состоять ? Кассини угадал, что кольца не могут быть твердыми или жидкими (иначе их разорвало бы на куски тяготение), а должны состоять из пыли и мелких камней. Но доказать эту гипотезу сумеет только Максвелл – через 200 лет после наблюдений Кассини. Еще через сто лет астрономы увидят эти кольца вблизи на фотографиях, сделанных с космических зондов…
Последним крупным успехом Кассини стало исполнение давней мечты греческих астрономов: измерить расстояния от Земли до Солнца и до прочих планет. Согласно законам Кеплера, для этого достаточно узнать ОДНО из расстояний между планетами – но как это сделать ? Один возможный способ предложил античный астроном Гиппарх. Наблюдая, какие звезды заслоняет Луна в разные часы ночи (когда астроном смещается вместе с Землею на расстояние, примерно равное диаметру Земли), Гиппарх вычислил параллакс Луны и узнал: расстояние до нее равно 30 земным диаметрам. Теперь Кассини решил измерить параллакс Марса, организовав (с использованием маятниковых часов, которых не было у Гиппарха) СИНХРОННЫЕ наблюдения Марса в двух удаленных обсерваториях: в Париже и на экваторе (во Французской Гвиане). Измерения прошли удачно, и размер Солнечной системы перестал быть тайной.
Между делом Жан Рише, посланный в Гвиану, проверил равномерность хода маятниковых часов: в Гвиане они отставали от звездного стандарта на две минуты в сутки, но в Париже опять вернулись к норме. Рише и Кассини сделали вывод: на экваторе Земли сила тяготения МЕНЬШЕ, потому что Земля не совершенный шар, а сплюснута у полюсов. Позднее теория тяготения Ньютона позволила рассчитать этот эффект…
Итак, на сцене появляется Исаак Ньютон. В 1667 году он еще никому не известен: 24-летний выпускник Кембриджа, на два года укрывшийся в деревне от очередной эпидемии чумы. Осенью он возвращается в Тринити-колледж внешне ничем не изменившийся, нелюдим и тугодум. Однако за два года “подпольной аспирантуры” Ньютон превратился в избранника Судьбы величайшего ученого 17 века, творца первой математической модели Вселенной. В последующие века Ньютона будут называть Математиком, как прежде Аристотеля называли Философом. Великий грек показал античному миру, на что способна “чистая” мысль человека, вооруженная только логикой и бытовой эрудицией. 20 веков спустя великий англичанин дополнил арсенал Аристотеля новой математикой – и сумел решить почти все задачи, волновавшие ученых эллинов или титанов итальянского Возрождения.
Начал Ньютон с небольшого, вроде бы, открытия : что две труднейшие задачи классической геометрии (проведение касательной к данной кривой и вычисление площади, которую ограничивает кривая) – эти задачи ВЗАИМНО ОБРАТНЫ по методу их решения. Еще Архимед научился решать вторую из этих задач – но делал он это “на пальцах”, не владея алгебраической техникой. Его подход довел до совершенства Кеплер - но и великому немцу нехватило ясного алгебраического взгляда на мир, который чуть позже обрел проницательный француз Декарт. Молодой Ньютон встал обеими ногами на плечи этих гигантов: он научился описывать любую кривую на плоскости с помощью уравнений и выяснил, как получать уравнение касательной или уравнение площади по заданному уравнению кривой.
Новая техника производных и интегралов позволила Ньютону вывести все законы движения планет (открытые Кеплером на основе наблюдений Тихо Браге) из единого закона Всемирного Тяготения, который в равной мере управляет движением Луны вокруг Земли, океанскими приливами и сплюснутостью земного шара возле его полюсов. Так Ньютон открыл первую АКСИОМУ теоретической физики и задался вопросом: какие еще аксиомы нужны для описания всех природных процессов ?
Один из таких Математических Принципов Природы (сохранение ИМПУЛЬСА в столкновениях тел) заметил старший друг Ньютона – Джон Валлис, духовник Карла II и, по совместительству, отличный математик. Другой принцип (сохранение кинетической ЭНЕРГИИ) обнаружил старший коллега и будущий соперник Ньютона – Гюйгенс. Открыть еще два принципа (описывающие строение света и взаимодействие электрических зарядов) Ньютону и его современникам не удалось, хотя немало копий было сломано по этому поводу. Увы – эти споры велись “на словах” и “на пальцах”, тогда как требовалось создание новых разделов математики! Совершить этот подвиг довелось лишь Максвеллу через полтора века после открытий Ньютона…
Итак, Ньютон вошел в новорожденную Республику Ученых как ее первый Президент и Законодатель. С этого момента
