Реферат: Цapицa наук как физика стала наукой

ЦAPИЦA НАУК

КАК ФИЗИКА СТАЛА НАУКОЙ



Учёный монах в келье. Средневековая книжная миниатюра.

В XV в. в Западной Европе (в Италии с XIV в.) началась новая эпоха — Воз­рождение (Ренессанс). Не только мо­нахи, но и вполне светские люди зачитывались рукописями древних римлян и греков, прямыми потомка­ми которых они себя вдруг почув­ствовали. На смену суровому аскетиз­му Средних веков пришла любовь к жизни в её самых светских и чув­ственных формах. Вслед за античны­ми знаниями вернулись и антич­ные ценности: красота, гармония и свобода личности. К XVII в. наука не была больше ограничена стена­ми монастырей и университетов, на протяжении многих веков ока­завшихся её единственным прибе­жищем. О математических доказа­тельствах заговорили европейские монархи. Они заинтересовались дви­жениями небесных светил, и далеко

не всегда в связи с их влиянием на судьбу. Впервые к знанию потянулись дворяне — те, кто ранее мог пол­ностью согласиться со словами рим­ского полководца Гая Мария: «У меня не было охоты его [греческий язык]



84


учить, ведь он нисколько не приба­вил мужества тем, кто его знал».

Христианский фанатизм сменил­ся неслыханным вольнодумством: мало какая ещё эпоха в истории христианской цивилизации поро­дила такое количество еретических и даже откровенно безбожных сочи­нений. Иногда античным богам, ге­роям и философам поклонялись как святым — например, Аристо­телю, а Юпитера даже отождествля­ли с Иисусом Христом.

В ходе начавшейся в XVI в. Рефор­мации (от лат. reformatio — «преоб­разование») Христианская церковь утратила своё единство, и кроме ка­толичества в Западной Европе появи­лось несколько направлений проте­стантства. По всем странам некогда единого католического мира прока­тилась волна жестоких и кровопро­литных религиозных войн.

Кризис средневекового мировоз­зрения привёл и к радикальной пе­ремене в отношении к науке. Стан­дартная схоластическая формула, что всякое знание подчинено и слу­жит целям богословия, со временем начала вытесняться новыми идеями, утверждающими самостоятельную ценность науки и даже её независи­мость от богословия.

Интерес ренессансного мысли­теля проходит путь от Божественно­го к человеческому, природа поража­ет и увлекает его многообразием и красотой своих проявлений. Он на­чал изучать природу как открытую книгу, которая даёт знание, не содержащееся в Священном Писании, однако приближающее его по свое­му могуществу к Богу. Правда, в эпоху Возрождения физика ещё не выдели­лась из философии, этот переход только подготавливался. Интерес к природе не связан пока с решением конкретных практических задач, и познание природы скорее является делом художника, чем учёного.

С нарождающейся наукой связы­вались самые необычные надежды.



«Знание — сила», — заявлял англий­ский философ нового поколения Фрэнсис Бэкон (1561 —1626). Он меч­тал о том, чтобы европейские хри­стиане, расколовшиеся в результате Реформации в вере, примирились в знании. Объединяющая сила науки заключается в её открытости разуму: всякий сомневающийся может сам проверить любое утверждение, отка­завшись от предрассудков.

Фрэнсис Бэкон ошибся: крово­пролитная Тридцатилетняя война (1618—1648 гг.) показала, что зна­ние законов математики и движения светил ничуть не мешало вражде и убийствам, точно так же как не ме­шало этому христианское смирение. Однако подлинная сила нового зна­ния проявилась несколько позднее, когда развернулась индустриальная революция XVIII столетия.

*Тридцатилетнюю войну вели с одной стороны испанские и австрийские Габсбурги и католические князья Германии, а также Речь Посполита (поборни­ки католичества), с дру­гой — германские протес­тантские князья, Франция, Швеция и Дания, поддер­жанные Англией, Голланди­ей и Россией (выступали под знаменем протес­тантства). В результате по­беду одержала антигабс­бургская коалиция.

85


^ ИЗ «КЕЛЬИ ПОМЫСЛОВ» НАВСТРЕЧУ ПРИРОДЕ

Применение метода математических доказательств, который был открыт древними греками и развит алек­сандрийскими, а затем и арабскими учёными, к изучению явлений при­роды позволил превратить физику из раздела философии во вполне само­стоятельную дисциплину — физику уже в современном понимании сло­ва. Именно в этом была суть научной революции, произошедшей в XVII в. Новая физика начала описывать при­роду на языке точных количествен­ных понятий, имеющих математи­ческое определение и связанных с измеряемыми величинами. Для того чтобы рассчитать значение физиче­ской величины математически, нужна теория, а для её измерения необхо­дим эксперимент.

Описывать явления при помощи величин, имеющих численное вы­ражение, — совсем не значит уметь их измерять. Учёные Средневековья, например, нередко использовали «градус скорости» для численного описания «интенсивности» движения, т. е. его скорости. Их совершенно не беспокоило, что способ измерения этого градуса отсутствует. Средневе­ковые теории не имели целью опи-



сать реальные движения, происхо­дившие в природе. В них ценилась логическая безупречность и красо­та рассуждений. Но всё же без таких теорий научная революция оказалась бы невозможной.

Ренессансный мыслитель стре­мился покинуть «келью своих помыс­лов», как обозначил итальянский поэт Данте Алигьери обычное для средневекового учёного состояние отрешённости от внешнего мира и погружённости в абстрактные умо­заключения.

Родоначальником эксперимен­тального метода иногда называют английского философа и естество­испытателя Роджера Бэкона (около 1214—1292). Свои сочинения, как было принято в то время, Роджер Бэ­кон назвал довольно бесхитростно: «Сочинение побольше», «Сочинение поменьше» и «Сочинение третье», но высказал в них мысли, вполне дос­тойные гораздо более поздних вре­мён. Например, такую: «Опытная наука — царица умозрительных наук и имеет за собой... важные преиму­щества. Она исследует тайны при­роды своими собственными сила­ми». Или такую: «Без опыта ничто не может быть узнано достаточным образом».

Однако слово «опыт» имеет у Род­жера Бэкона не привычный для нас смысл, что видно, в частности, из следующего высказывания: «Опыт может быть двояким: один посред­ством внешних ощущений... но этот опыт недостаточен для человека, потому что он не полностью го­ворит о вещах телесных и ничего не говорит о духовных. Значит, не­обходимо, чтобы ум человеческий использовал другой опыт». По мыс­ли Бэкона, это опыт Святых Отцов, который они почерпнули из озаре­ний свыше, а не из одних только внешних ощущений.

В «Сочинении побольше» Бэкон высоко оценил роль математики: «Математика — дверь и ключ к науке».

*Александрия — город в Египте на Средиземном море, основанный Алек­сандром Македонским в 332—331 гг. до н. э. При правителях из династии Птолемеев (305—30 гг. до н. э.) она была столицей Египта и центром эллини­стической культуры. Впо­следствии Александрия стала одним из центров раннего христианства. Значение Александрии как культурной и научной сто­лицы Востока сохранялось и в Средние века.

86




А некоторые его главы имеют назва­ния: «Глава... в которой показывается сила математики в науках и в делах и во всяческих занятиях в мире», «Глава... в которой доказывается рас­суждением, что всякая наука нужда­ется в математике».

Элементы математического и экс­периментального подходов к позна­нию мира можно найти и в трудах другого учёного позднего Средневе­ковья, Альберта Саксонского (1316— 1390). Два его наблюдения сыграли важную роль в последующем разви­тии науки. Во-первых, он обратил внимание на то, что центр тяжести может не совпадать с геометрическим центром тела. Во-вторых, Альберт Саксонский признал: свободное паде­ние не является равномерным дви­жением (как следовало из физики Аристотеля), иначе говоря, скорость падающего тела не остаётся постоян­ной. По его мнению, скорость должна быть пропорциональна либо прой­денному пути, либо затраченному времени.

Учёные эпохи Возрождения посте­пенно приближались к современно­му пониманию того, что такое опыт. В отличие от простого наблюдения опыт разделён на отдельные экспери­менты. В каждом из них предпола­гается активное воздействие экспери­ментатора на природу, изолирующее

изучаемое им явление от посторон­них факторов. Если пассивное на­блюдение — монолог природы, то эксперимент сходен с диалогом: учёный задаёт вопрос, а природа на него отвечает. При этом каждый воп­рос основывается на определённых априорных (от лат. a priori -- «из предшествующего»), доопытных, представлениях о явлениях, которые затрагивает эксперимент. А посколь­ку в мире нет ничего изолированно­го, не смешанного, то эксперимен­татору приходится прилагать особые усилия (например, собирать экспе­риментальную установку), чтобы на­блюдать интересующее его явление в чистом виде.

В частности, философ и учёный Николай Кузанский (настоящее имя Николай Кребс; 1401 — 14б4) предло­жил способ определить, сколько первоэлементов: земли, воды и воз­духа — содержится в дереве. Нужно взять кусок дерева и взвесить его, затем сжечь и взвесить то, что оста­лось. Вес золы — это вес земли, раз­ница между изначальным весом и весом золы будет равна весу воды (зола, согласно аристотелевской фи­зике, состоит только из элемента земли, а воздух веса не имеет). Взве­шивая один и тот же кусок дерева в воздухе, воде и масле, можно опре­делить и сколько в нём воздуха.



*Саксония — средневе­ковое княжество в Восточ­ной Германии.

87




Рембрандт. Фауст. Гравюра. Около 1652 г.

Описанная процедура очень близ­ка к тому, что можно было бы на­звать экспериментом. Кузанский неявно предполагает: суммарная мас­са всех входящих в тело компонен­тов должна сохраняться независимо от происходящих с телом превра­щений. Этот принцип в XVIII столе­тии будет обоснован как один из главных в естествознании и получит название принцип сохранения ма­терии.

Экспериментальный метод ос­мысливался с философских позиций Фрэнсисом Бэконом и окончательно сформировался в сочинениях Гали-

ГУМАНИСТЫ

Слово «гуманизм» (от лат. humanus — «человеческий», «человечный») имеет по крайней мере два значения. В первом и наиболее употреби­тельном в настоящее время значении оно подразумевает интерес к чело­веческой индивидуальности вообще, признание прав и свобод лично­сти, понимание блага человека как наивысшей ценности. Но в XV в. это слово имело другой смысл: изучение классических рукописей, рестав­рация античной латыни и как следствие усвоение ценностей и идеалов греко-римской эпохи.

Само название движения — «гуманизм» — происходит от латинско­го studia humanitatis, что означает «совокупность гуманитарных наук» — грамматики, риторики, истории и этики. Первым гуманистом часто на­зывают знаменитого итальянского поэта Франческо Петрарку (1304— 1374). Среди наиболее видных представителей этого движения —Джованни Боккаччо (1313—1375) и Поджо Браччолини (1380—1459).



лео Галилея, которые состоят глав­ным образом из описаний последо­вательных стадий экспериментов. При этом оказалось, что во многих случаях эксперименты даже можно не проводить: достаточно лишь чёт­ко сформулировать вопрос природе, и ответ будет ясен.

^ В ПОИСКАХ ТАЙНОГО ЗНАНИЯ

В середине XV столетия флорентий­ский гуманист и философ Марсилио Фичино (1433—1499) взялся пол­ностью перевести на латынь диало­ги Платона. Он же возглавил флорен­тийскую Платоновскую академию (основана в 1459 г.), которая объ­явила своей основной целью изуче­ние и пропаганду философии Пла­тона и его последователей.

Платонизм как философское уче­ние утверждает существование наря­ду с миром вещей также мира идей, поэтому его представителей всегда отличал повышенный интерес к тайному, или оккультному (от лат. occultus — «тайный», «сокровенный» знанию. Маги и чародеи, астрологи и алхимики наводнили Европу. Мно­гие монархи считали престижным собирать их у себя при дворе. Боль­ше других преуспел в этом импера­тор Священной Римской империи Рудольф II Габсбург (1576— 1612 гг.), получивший даже прозвище Короля Алхимиков. Далеко не все среди них были шарлатанами, некоторые сде­лали важные научные открытия и ис­следовали неизвестные прежде яв­ления природы.

Хотя алхимия и не привела к открытию «философского камня», од­нако позволила получить много цен­ных сведений о химических соединениях и их реакциях. Астрология, не слишком преуспев в том, что каса­ется предсказаний судьбы, способ­ствовала развитию наблюдательной астрономии. Так называемая нату-

88


ральная магия, объяснявшая физичес­кие явления симпатиями и антипа­тиями «ангелов» или «демонов» раз­личных предметов по отношению

друг к другу, способствовала исследо­ванию природных явлений — от «ис­кривления» световых лучей при по­мощи «оптических стёкол» и зеркал

^ «ДЕМОНИЧЕСКИЙ ОБМАН»

Особое внимание в сочинениях по на­туральной магии уделялось оптике. В христианской традиции зрение всег­да считалось самым обманчивым из всех человеческих чувств. Демониче­ским обманом считали, например, ка­жущийся излом палки, опушенной в воду. Сохранились решения различных церковных инстанций, запрещающие верующим пользоваться очками, так как линзы искажают действительность в угоду демонам.

Разнообразные чудеса описаны в энциклопедиях итальянского матема­тика, философа и врача Джероламо Кардано (1501—1576) «О тонкости вещей» и «О разнообразных вещах», в «Натуральной магии» Джамбаттисты делла Порты (1535—1615) и в книге немецкого естествоиспытателя Афа­насия Кирхера (1601—1680) «Великое искусство света и тени». В этих сочи­нениях, например, описывается дей­ствительное изображение вогнутых зеркал. В отличие от плоского зер­кала, которое образует только мнимое изображение позади себя, вогнутое зеркало формирует и мнимое изобра­жение позади себя, и действительное перед собой. Таким образом, скрыв

зеркало, можно создать иллюзию па­рящей в воздухе тени — изображения, скажем, невидимой статуи. Этот опыт проделывали также с горящей свечой, которую можно ясно видеть, но нельзя задуть и о которую нельзя обжечься (Кирхер называл его «опытом с без­вредным пламенем»). Многие полага­ли, что с помощью выпуклых зеркал можно получить изображения духов.

Опыты с плоскими зеркалами строились главным образом на мно­жественности отражений в зеркалах, расположенных под углом друг к дру­гу. Порта описал необычное «теат­ральное зеркало», известное ещё древнегреческому учёному Герону Александрийскому (около I в.): в дей­ствительности это несколько зеркал, помещённых вдоль сторон правильно­го многоугольника. С помощью тако­го устройства можно превращать изображение слона в «целое стадо слонов, казалось собранных из всей Азии и всей Африки».

В последних изданиях «Натураль­ной магии» Порта описал среди по­добных чудес и зрительную трубу. Он пытался даже оспорить приоритет в изобретении телескопа у Галилео Га­лилея. В действительности, хотя по времени эти описания предшествуют



А. Кирхер. Книга «Великое искусство света и тени». Титульный лист. 1671 г.

опытам Галилея, вряд ли он мог бы ими воспользоваться. Порта сам не пони­мал, за счёт чего происходит увеличе­ние объектов, а в практическом пла­не — искусстве шлифовки стёкол и придания им сферической формы — Галилей значительно превзошёл и его, и всех остальных шлифовальщиков стёкол того времени.



89




Д. Фракасторо. Трактат «О контагии, о контагиозных болезнях и лечении». Титульный лист. 1554 г.

до болезней, поражающих внутрен­ние органы человека.

Таким объяснениям различных природных явлений симпатиями и антипатиями посвятил свой трактат «О контагии, о контагиозных болез­нях и лечении» (1546 г.) итальянский врач и естествоиспытатель Джироламо Фракасторо (1478—1553). Не­которые его догадки, однако, опе­режали время. Например, он был не согласен с тем, что причину бо­лезней следует искать в перемеще­нии светил, как думали астрологи. Причина болезней, считал учёный, заключается в невидимых глазу жи­вых существах, приносящих вред организму. Фракасторо оспаривал и принятое тогда мнение, что маг­нитная стрелка поворачивается к се­веру из-за симпатии к Полярной звез­де. По его представлениям, стрелка проявляет свою симпатию к желез­ным горам, по-видимому имеющим­ся вблизи полюсов.

Натуральная магия предлагала объяснения большого количества явлений, которые тогда никаким дру­гим образом объяснить не удавалось. Но её толкования устраивали не всех. Резко отрицательно выступал про­тив этих идей Леонардо да Винчи (1452—1519). «Из речей человече­ских глупейшей должна почитаться та, которая распространяется о суе­вериях некромантии», — писал он.

^ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ



Леонардо да Винчи.


Если средневековые учёные больше ценили слово, можно сказать, при­слушивались к природе, то естество­испытатели Возрождения стали к ней присматриваться. Наиболее ярко это проявилось в творчестве Леонардо да Винчи — никто из учёных Возрожде­ния не распахнул двери «кельи своих помыслов» навстречу природе с такой готовностью, как он. Поразительно одарённый художник и музыкант, он в то же время был одержимым

естествоиспытателем — анатомом, геологом, ботаником, зоологом.

Научное наследие Леонардо уди­вительно: его работы многочислен­ны и разнообразны, но среди них нет ни одного законченного произ­ведения. Рукописи да Винчи трудно читать не только потому, что они написаны так называемым зеркаль­ным письмом (левой рукой и справа налево) и их можно разобрать лишь с помощью зеркала. Автор постоян­но себя перебивает, часто не доводит мысли до конца, смешивает различ­ные темы. Вместе с тем рукописи Леонардо — свидетельство нескон­чаемого диалога с природой. Его ин­тересовало всё, и он хотел, всматри­ваясь и наблюдая, познать природу во всём её многообразии. Можно найти любопытные примеры экспе­риментального мышления в наблюде­ниях Леонардо. В частности, для дока­зательства того, что муха производит жужжание крыльями, он предлагал смазать их мёдом. Звук при этом ста­новится глуше и ниже. Такого, оче­видно, не было бы, если бы муха жуж­жала, выдыхая воздух через рот.

К размышлениям о задачах меха­ники Леонардо привела мечта под­няться в воздух — ей он отдал мно­гие годы напряжённого труда. Им были спроектированы различные аппараты и приспособления, кото­рые, как надеялся да Винчи, могли помочь её осуществлению; среди них — прообразы парашюта и вер­толёта. Подобно многим современ­никам, он наблюдал за движением свободно падающего тела, пытался понять природу силы удара. Однако его заключения редко шли дальше общих положений типа: «Всякое при­родное действие совершается крат­чайшим путём, и вот почему свобод­ное падение тяжести совершается к центру мира, так как это — наиболее короткое расстояние между движу­щимся телом и самым низким местом Вселенной». К гораздо более суще­ственным выводам Леонардо пришёл

*Некромантия — маги­ческое искусство узнавать о будущем, общаясь с душами умерших.

90


в практических вопросах, связанных с решением технических задач.

Многие его инженерные проекты касались гидротехнических работ. Он предложил строить каналы в окрестностях Флоренции, чтобы изменить течение реки Арно, оста­вив без воды враждебную тогда Фло­ренции Пизу. Размышляя над этими проблемами, Леонардо смог открыть принцип сообщающихся сосудов и вплотную приблизился к открытию основного закона гидростатики, утверждающего, что давление пере­даётся жидкостью одинаково во всех направлениях (закон Паскаля).

Леонардо да,Винчи не имел систе­матического образования. Время от времени он посмеивался над книж­никами — гуманистами, увлечён­ными античными авторами, и сред­невековыми схоластами: «Хотя я и не умею так, как они, цитировать авторов, я буду цитировать гораздо более достойную вещь — опыт, на­ставника из наставников».

^ РЕВОЛЮЦИЯ В КОСМОСЕ

Событие, которое, по мнению боль­шинства историков, положило нача­ло научной революции XVII в., было чрезвычайно неприметным. Вышла в свет книга польского каноника Ни­колая Коперника (1473—1543), оза­главленная «О вращениях небесных сфер». Это произошло в 1543 г. — в год его смерти. Легенда гласит, что первый экземпляр книги Коперник увидел уже на смертном одре.

Николай Коперник происходил из небольшого польского городка Торунь Вармийского епископата, окружённого со всех сторон зем­лями крестоносцев Тевтонского ор­дена. Отец Николая умер рано, и его воспитанием занялся дядя по мате­ринской линии, епископ Вармийский Лукаш Ваченроде. (Формально он подчинялся Папе Римскому и являлся вассалом польского короля,



но на деле был полновластным пра­вителем Вармии). Епископ смог обес­печить племяннику хорошее образо­вание: в 1491 г. Коперник поступил в Краковский университет, а потом учился в университетах Болоньи и Падуи. Он изучал право, древнегре­ческий язык, математику, филосо­фию, однако наибольший интерес у него вызвала астрономия. Начиная с 1497 г. — времени его приезда в Бо­лонью — Коперник уже проводил систематические наблюдения за не­бесными светилами. Он обнаружил значительные расхождения между расчётами Птолемея и своими на­блюдениями, которые можно было объяснить либо собственными ошиб­ками, либо ошибками теории. После многочисленных проверок польский астроном избрал второй путь.

Основное предположение, сде­ланное Коперником в рукописи «Ма­лый комментарий о гипотезах, отно­сящихся к небесным движениям» (1515 г.), кажется вполне невинным: расчёты движения небесных тел по­лучатся гораздо более простыми и точными, если рассматривать движе­ние не относительно Земли, как по­ступал Птолемей, а относительно Солнца. Главная книга Коперника



Николаи Коперник. Портрет работы неизвестного художника.

91




Памятник Н. Копернику возле Ягеллонского университета.

Краков.

«О вращениях небесных сфер» от­крывалась небольшим анонимным предисловием, которое вначале при­писывалось самому Николаю Копер­нику, однако, как впоследствии выяс­нилось, принадлежало перу издателя книги Андреаса Осиандера, богослова и лютеранского проповедника. В нём говорилось, что гипотеза о централь­ном положении Солнца носит мате­матический характер, т. е. введена лишь для того, чтобы облегчить вы­числения. Осиандер исходил из изве­стной ещё с античности относитель­ности: видимые движения небесных тел можно объяснить с помощью самых разных геометрических конст­рукций.

Однако из текста книги станови­лось ясно, что автор исходит из абсо­лютного смысла своей гипотезы, до­казывая, что Солнце и в самом деле неподвижно, а Земля обращается во­круг него по орбите (годовое обраще­ние), одновременно вращаясь вокруг своей оси (суточное вращение). Такая постановка вопроса имела далеко идущие последствия. Под удар попа­дала аристотелевская физика, которая опиралась на здравый смысл и фило­софские аргументы, с одной стороны, и была прочно связана с христиан­ской теологией — с другой.

Борьба за признание гелиоцент­рической теории стала одним из ос-



новных сюжетов развития науки в течение ещё двух веков и одним из главных признаков конца Возрожде­ния. За мыслью Коперника следова­ли идеи не просто чуждые, но враж­дебные духу эпохи. Обожествление человека — «венца творения» и вос­певание природы, подвластной чело­веческому гению, — эти основы гума­низма раннего Возрождения теперь если не опрокинулись, то, во всяком случае, пошатнулись. Человек поки­нул центр мира, и теперь, подобно пылинке, несётся в бескрайнем пус­том пространстве Космоса.

Коперник не первый предлагал поместить Солнце в центр мирозда­ния, а Землю низвести до статуса рядовой планеты. Не случайно эту теорию называли пифагорейской. Связывали её также с мифическим древнеегипетским персонажем Гер­месом Трисмегистом (от греч. «трисмегистос» — «трижды величайший»), изобретателем письменности и но­сителем древней мудрости, учителем библейского пророка Моисея. В дей­ствительности приписываемые Трисмегисту трактаты датируются In III вв. и принадлежат перу одного из последователей Платона. Эти сочи­нения были очень популярны в эпо­ху Возрождения и оказали значи­тельное воздействие на мыслителей того времени. Герметические науки включали алхимию, астрологию, каб­балу и магию и были доступны толь­ко посвященным. Большая часть из них была осуждена папской буллой в 1585 г., подтверждённой в 1631 г. Урбаном VIII.

В Средние века возможность дви­жения Земли рассматривали фран­цузские схоласты Никола Орем и Жан Буридан. Николай Кузанский считал, что Земля движется около центра мира, положение которого ещё не определено. Сильное влияние герметических наук испытал также итальянский философ и поэт Джор­дано Бруно (1548—1600), увиде­вший в сочинении Коперника науч-

*Каббала (древнеевр. предание») — мистическое течение в иудаизме.

Булла (лат. «шарик», на средневековой латыни •печать», «документ с пе­чатью») — в Средние века круглая металлическая пе­чать, скреплявшая папский, императорский или коро­левский законодательные акты. Так назывались и са­ми эти акты.

92


^ НИКОЛАЙ КОПЕРНИК.

«О ВРАЩЕНИЯХ НЕБЕСНЫХ СФЕР»

Труд Николая Коперника «О вращениях небесных сфер» — одна из великих книг, ставших ступенями в истории по­знания человеком окружающего мира и самого себя. Этим сочинением скромный каноник из Вармийской епархии, что на севере современной Польши, не только произвёл переворот в астрономии, но и изменил всю картину мира.

Основные положения новой, гелиоцентрической сис­темы мира Коперник сформулировал следующим образом: «Все замечаемые нами у Солнца движения не свойственны ему, но принадлежат Земле и нашей сфере, вместе с ко­торой мы вращаемся вокруг Солнца, как и всякая другая планета; таким образом, Земля имеет несколько движе­ний. Кажущиеся прямые и обратные движения планет при­надлежат не им, но Земле. Таким образом, одно это её движение достаточно для объяснения большого числа видимых в небе неравномерностей». Так Коперник силой своего разума «остановил Солнце и сдвинул Землю».

Рукопись Николая Коперника, над которой он работал около 30 лет, была опубликована в мае 1 543 г., незадолго до кончины её автора. Печаль его друзей усугубило пред­посланное книге анонимное предисловие «К читателю. О гипотезах, лежащих в основе этой книги». Как выяснил Иоганн Кеплер, его написал и поместил при печатании книги Андреас Осианлер, протестантский богослов и ма­тематик, наблюдавший за изданием. «Поскольку никакой разум не в состоянии исследовать истинные причины, или гипотезы, этих движений, — говорилось в предисловии Осиандера, — астроном должен изобрести и разработать хоть какие-нибудь гипотезы, при помощи которых можно было бы. на основании принципов геометрии правильно вычислять эти движения как для будущего, так и для про­шедшего времени. И то и другое искусный автор этой кни-

ги выполнил в совершенстве. Ведь нет необходимости, чтобы эти гипотезы были верными или даже вероятными, достаточно только одного, чтобы они давали сходящийся с наблюдениями способ расчёта...» В предисловии явно ощущается страх перед новыми представлениями, неве­домо куда ведущими человечество.

Инквизиция серьёзно отнеслась к теории Коперника и в 161 6 г. включила его труд в печально знаменитый «Ин­декс запрещённых книг». Запрет отменили только в XIX в.

Русский перевод труда Николая Коперника «О враще­ниях небесных сфер», выполненный профессором, исто­риком математики и астрономии Иваном Николаевичем Веселовским (1892—1977), опубликован в 1964 г. изда­тельством «Наука» в серии «Классики науки», основан­ной академиком Сергеем Ивановичем Вавиловым.



нос подтверждение идеи Гермеса Трисмегиста о бесконечности Все­ленной и множественности миров. Учение Джордано Бруно не осно­вывалось на научном методе. Он прежде всего был религиозным мыс­лителем и надеялся на основе герметизма добиться объединения Като­лической и Протестантских церквей. Помимо прочего Бруно отрицал не­порочное зачатие, Божественность Христа и считал необходимым раз­решить многоженство. Бруно вы­сказал и ряд важных научных сооб­ражений, сыгравших впоследствии большую роль в формировании ге­лиоцентрической системы мира. Так,

он логически обосновал, что учение Коперника позволяет устранить из космологии «сферу неподвижных звёзд». Считалось, что звёзды, не дви­гаясь друг относительно друга, все вместе вращаются вокруг центра мира и Земли. Чтобы такое согласо­ванное движение было возможно, звёзды, как предполагалось, должны быть прикреплены к твёрдой сфере, вращающейся с постоянной ско­ростью. Однако, если движение звёзд объясняется вращением Земли, сфе­ра уже не нужна, и звёзды могут располагаться на произвольных рас­стояниях от Земли. Благодаря Бруно стало ясно не только то. что Земля —



Джордано Бруно. Старинная гравюра.

93






Тихо Браге. Старинная гравюра.

планета, но и что Солнце — лишь одна из множества звёзд. Инквизи­ция сочла его взгляды еретическими, и 17 февраля 1600 г. его сожгли на костре в Риме. Перед смертью учё­ный произнёс: «Сжечь — не значит опровергнуть».

^ ФИЗИКА КОСМОСА

В том же году, когда был сожжён Джордано Бруно, произошло ещё одно событие, сыгравшее в истории научной революции не меньшую роль, чем книга Николая Коперника. Преподаватель математики люте­ранской школы австрийского города Грац Иоганн Кеплер направился в Прагу по приглашению Тихо Браге, придворного астронома импера­тора Священной Римской империи Рудольфа II.

Тихо Браге (1546— 1601), выходец из богатой и аристократической датской семьи, получил хорошее об­разование. Он изучал право в Ко­пенгагенском университете, а затем переехал в Лейпциг, где начал про­водить систематические астрономи­ческие наблюдения и принял окон­чательное решение посвятить свою жизнь этой науке. На его решение повлияло несколько обстоятельств. Во-первых, ещё в Копенгагене Браге смог наблюдать солнечное затмение 21 августа 1560 г., предсказанное за­ранее, и сам факт предсказания по­разил мальчика. Во-вторых, в Лейп­циге в августе 1563 г. он наблюдал соединение (максимальное сближе­ние на небосводе) Юпитера и Сатур­на. Дата этого события содержалась в «Прусских таблицах», которые со­ставил немецкий математик Эразм Рейнгольд на основе теории Копер­ника, однако Рейнгольд ошибся на несколько дней. Ошибка в исполь­зуемых тогда «Альфонсинских таб­лицах», вычисленных согласно теории Птолемея, оказалась ещё больше — около месяца. Принципи -

альная возможность предсказать по­добные явления и существующие в вычислениях ошибки побудили Бра­ге начать систематические и дли­тельные наблюдения за светилами. Он постоянно стремился повышать точность своих наблюдений и созда­вать новые, всё более совершенные астрономические приборы.

11 ноября 1572 г. произошло ещё одно событие, поразившее Браге. На небе появилась новая, необычайно яркая звезда в созвездии Кассиопеи. Такого события ни Браге, ни кто-либо другой предсказать не мог. Бо­лее того, оно противоречило прин­ципам аристотелевской физики, согласно которым небеса вечны и неизменны. Появление новой звезды потрясло не одного Браге — вся Ев­ропа была взбудоражена, но только он, едва увидев звезду, приступил к ежедневным и тщательным измере­ниям её положения. Итогом его на­блюдений стала книга «О новой звез­де» (1573 г.). Впервые в истории научной литературы половина кни­ги была занята подробными опи­саниями использованного инстру­ментария, способов измерения и их результатов. Выводы, которые сделал Браге, таковы: новая звезда не рас­полагается в подлунном простран­стве, как думали тогда многие, по­скольку она не обладает параллаксом и её угловые расстояния от прочих звёзд Кассиопеи остаются неизмен­ными. Её, по мнению Браге, следова­ло отнести к сфере неподвижных звёзд, что не соответствовало теории Аристотеля о неизменности подлун­ного мира.

Этот вывод был в дальнейшем подкреплён и его наблюдениями за кометами, также не обладавшими параллаксом. Кометы, которые, как и новую звезду 1572 г., пришлось отнести к надлунной сфере, тоже не вписывались в теорию Аристо­теля. Однако Браге не принимал и взглядов Коперника. Прежде всего его смущало то, что человек уже

* «Альфонсинские таблицы» названы так потому, что они были выполнены астрономами для короля Кастилии и Леона Альфонса X Мудрого.

94


не находится в центре мира, а это, считал Браге, противоречит некото­рым местам Библии. Но были и фи­зические аргументы, обсуждавшиеся ещё во времена античности и в Сред­ние века. Если бы Земля двигалась по орбите, то тогда наблюдался бы па­раллакс неподвижных звёзд, чего Браге не смог обнаружить даже с помощью самых совершенных своих приборов. Если бы Земля совершала суточное вращение, то камень, пада­ющий с вершины мачты, не мог бы упасть к её основанию, а должен был отклониться к западу.

Эти соображения подтолкнули Браге к созданию собственной космологической системы, в которой Земля неподвижна и располагается в центре Вселенной; вокруг Земли вращались Луна и Солнце, а Мерку­рий, Венера, Марс и остальные из­вестные тогда планеты Солнечной системы двигались вокруг Солнца в соответствии с учением Коперника. Теория датского астронома нашла горячих сторонников среди иезуи­тов, ставших после Тридентского собора главными выразителями на­учных взглядов католичества. Они решительно отвергали всякие по­пытки аллегорически толковать Библию, включая и те места, где речь идёт о неподвижности Земли и дви­жении Солнца.

На протяжении своей жизни Тихо Браге собрал огромное количество наблюдений, выполненных с неви­данной до тех пор точностью, акку­ратностью и систематичностью, но у него не было ни сил, ни време­ни обработать их. Всё это предстоя­ло осуществить Иоганну Кеплеру (1571-1630).

Тихо Браге не мог бы сделать луч­шего выбора. Больше всего на свете Кеплер любил числа и вычисления. Однако космологические конструк­ции Тихо Браге ему не нравились. Кеплер с воодушевлением принял идею Коперника, поскольку она со­ответствовала его пифагорейскому



мировоззрению. Кеплер был в гораз­до большей степени пифагорейцем, чем коперниканцем. В центре мира, считал он, должен быть Централь­ный Огонь, причина всех движений.

Таким образом, Кеплер ещё даль­ше ушёл от аристотелевской космо­логии, перенеся в центр мира не толь­ко Солнце, но и перводвигатель. Среди наблюдений Тихо Браге важ­ное место занимали наблюдения за Марсом. Расчёт орбиты этой планеты всегда вызывал особые трудности у астрономов из-за того, что, как потом выяснилось, форма орбиты Марса больше отличается от окружности, чем форма орбиты любой другой пла­неты Солнечной системы. Кеплер думал, что причина ошибок его пред­шественников заключается в непра­вильной системе Птолемея, и стал вычислять орбиту Марса, исходя из системы Коперника. Результат был довольно хорош — истинное положе­ние Марса отличалось от расчётного не более чем на 8 ', но и это Кеплера не устроило. Он был абсолютно уве­рен в точности измерений Браге, ошибку искать следовало в расчётах!

Он вновь погрузился в длительные вычисления и наконец смог устано­вить, что орбита Марса имеет форму эллипса. Затем учёный распростра­нил этот вывод и на все остальные



Тихо Браге в обсерватории.

Гравюра из книги Т. Браге «Механика

обновлённой астрономии». 1602 г.

*Параллакс (от греч. «Параллаксис» — «отклоне­ние») — видимое измене­ние положения небесного светила вследствие переме­щения наблюдателя.

**Тридентский собор — Вселенский собор Католи­ческой церкви, заседавший в 1545-1547, 1551-1552 и 1562—1563 гг. в итальян­ском городе Тренто (лат. Tridentum), а в 1547— 1549 гг. — в Болонье. Он закрепил догматы католи­чества, усилил гонения на еретиков и ввёл строгую церковную цензуру.

95


планеты Солнечной системы — так появился первый закон Кеплера.

Теория Птолемея был