Айзек Азимов - Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна
Эта книга вызвала сенсацию в Европе, и люди сразу же стали спорить о ней. В день выхода книги началась эпоха современной астрономии.
Сегодня нам покажется, что система Коперника настолько проще системы Птолемея, что она должна была бы сразу же победить. Однако этого не произошло. Для победы системе Коперника потребовалось почти сто лет, и на то было несколько веских причин.
Во-первых, система Птолемея с математической точки зрения работала. Она весьма точно предсказывала положение планет — насколько это было видно невооруженным глазом. С точки зрения точности система Коперника ее не превосходила или превосходила совсем немного. Конечно, вычисления при этом были гораздо более простыми, однако она подразумевала, что вся громадная Земля летит сквозь пространство, вращаясь вокруг Солнца. Большинству людей легче было принять несколько более сложные вычисления, чем мысль о летящей в пространстве Земле.
Конечно, существовали способы, с помощью которых по наблюдениям за небесами можно было доказать, что Земля должна двигаться в пространстве, однако такие наблюдения должны были дожидаться изобретения телескопа. В течение первых семидесяти лет после смерти Коперника телескопов не существовало, а до телескопов вопрос заключался только в том, какой тин расчетов предпочитал тот или другой астроном. Некоторое время астрономы не могли отказаться от популярных идей древних греков.
Во-вторых, большинство религиозных деятелей, как католиков, так и протестантов, считали, что Библия стоит на стороне системы Птолемея. По этой причине многие астрономы и другие ученые медлили и не принимали новой теории из религиозных соображений.
В-третьих, Коперник не стал полностью отказываться от системы Птолемея. Несмотря на все, в своих воззрениях он остался греком. Он по-прежнему считал, что планеты составляют часть вращающихся сфер и их движение должно быть сочетанием идеальных окружностей. Для того чтобы его теория объясняла реальное движение планет, он, как и Аполлоний, Гиипарх и Птолемей, вынужден был использовать эпициклы. Общее число круговых движений, которые нужны были Копернику для того, чтобы объяснить планетарные орбиты, составило всего 34, по сравнению с 79 Птолемея. Это упрощало вещи, но не настолько, чтобы большинство ученых сочли это важным.
Тем не менее битва началась, и в течение жизни следующих двух поколений шли ожесточенные сражения. Например, итальянский философ Джордано Бруно первым полностью отверг существование небесных сфер. Он также предположил, что космос бесконечно огромен, что существуют неоткрытые планеты, населенные живыми существами. За это его сожгли на костре как еретика в 1600 г.
ОБСЕРВАТОРИЯ В ДАНИИ
Германский математик и астроном Эразм Рейнхольд принял теорию Коперника примерно в 1550 г. Он воспользовался его формулами для того, чтобы определить положение различных небесных тел в прошлом и будущем. Результат его трудов был назван «Tabulae Prutenicae» (по-русски — «Прусские таблицы»), потому что был опубликован за счет некоего прусского герцога. Его таблицы были точнее тех, которые публиковали математики-птолемеисты, и это стало очком в пользу Коперника.
Однако самый влиятельный астроном поколения, появившегося после книги Коперника, отказался принять его систему. И это было крупное очко против Коперника. Этим астрономом был швед по имени Тихо Браге, который родился в 1546 г. в районе Швеции, принадлежавшем в то время Дании. На самом деле его имя должно было бы звучать как «Тейко Бра».
Его семья хотела, чтобы он изучал юриспруденцию, однако солнечное затмение заставило его заинтересоваться астрономией. В 1563 г. Тихо Браге обнаружил ошибки в «Прусских таблицах», которые и решил исправить. Он быстро приобрел репутацию, и в 1576 г., когда Тихо было всего тридцать, король Дании Фредерик II финансировал строительство обсерватории для него. Это была самая крупная обсерватория, построенная к тому времени. Тихо назвал ее «Ураниборг» («Замок неба»). Позже он построил еще одно здание, «Стеллеборг» («Замок звезд»).
Он заполнил эти здания лучшими приборами, которые только мог приобрести или создать, и с их помощью провел очень точные наблюдения положения небесных тел — самые точные на тот период. Тихо Браге стал первым астрономом, который сделал поправку на то, что свет преломляется, проходя через воздух под углом. Видимое положение звезд менялось из-за этой рефракции, а величина сдвига зависела от того, насколько высоко в небе находилась звезда.
В результате этого Тихо Браге удалось получить сведения с точностью до величины пространства, представленного 1/180 ширины Луны. Этим он принес огромную пользу, поскольку к тому времени таблицы короля Альфонса давали положение планет с ошибкой в месяц, и даже «Прусские таблицы» ошибались на три дня. Тихо казалось, что без тщательных наблюдений точных таблиц составить вообще нельзя, и он был прав.
В частности, Тихо Браге составил список положений Марса на длительный период времени. Этот список показывал точное движение планеты с точностью, какой прежде никто не знал.
Браге использовал эти и другие наблюдения для того, чтобы попробовать составить собственную планетарную систему. Он не мог принять систему Коперника, возможно, потому, что ему мешали религиозные убеждения. Поэтому Браге предположил, что все планеты движутся вокруг Солнца, но Солнце вместе со всеми вращающимися вокруг него планетами движется вокруг Земли. Это позволило оставить Землю в центре.
Система Тихо никогда не получила распространения; в нее верил только сам Тихо. А возможно, в глубине души даже он сам в нее не верил.
Если бы Тихо Браге смог принять теорию Коперника, то, возможно, и другие астрономы приняли бы ее примерно на пятьдесят лет раньше, чем это произошло на самом деле. Но хотя Тихо не принял ее, он невольно сделал несколько вещей, которые ослабили прежние, греческие взгляды и расчистили дорогу к будущей победе сторонников Коперника.
Во-первых, в 1572 г. в небе появилась «новая звезда». Она стала такой же яркой, как Венера, и почти такой же яркой, как «новая звезда» 1054 г., которую отметили только китайцы. Однако к 1572 г. в Европе уже царил иной дух. Перемены на небесах больше не игнорировались. Некоторые решили, что это — возвращение Вифлеемской звезды, но Тихо Браге не думал так. Он наблюдал «новую звезду» и даже написал о ней книгу. Именно эта книга составила ему репутацию (Тихо было в тот момент всего двадцать шесть лет) и привела к строительству «Ураниборга».
Тихо Браге назвал свою книгу «De Nova Stella» («О новой звезде»), и с тех пор западные астрономы для обозначения новой звезды используют слово «nova».
ИЗМЕНЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Тихо Браге также опроверг Аристотеля в еще одном очень важном вопросе. В 1577 г. на небе появилась комета, и Тихо взялся за определение ее расстояния от Земли. Он сделал это, используя принцип параллакса.
Это название дано явлению, в результате которого положение близких предметов относительно предметов удаленных видимо меняется, если изменяется само место наблюдения. Например: поднимите палец на расстоянии примерно тридцати сантиметров от лица, закройте левый глаз и засеките положение пальца относительно какого-нибудь более далекого предмета, например стены или дерева. Затем, не сдвигая палец и голову, откройте левый глаз и закройте правый. Обратите внимание на то, как изменилось видимое положение вашего пальца. Положение меняется потому, что зрачки ваших глаз расположены па расстоянии около шести-семи сантиметров друг от друга, так что, когда вы смотрите сначала одним глазом, а потом вторым, вы на самом деле изменяете свое место наблюдения на это расстояние.
Теперь проделайте то же самое, отодвинув палец от глаз на расстояние вытянутой руки. Снова наблюдайте за его положением, закрывая сначала один глаз, а потом — другой. Палец по-прежнему изменяет свое положение, но не так сильно! Другими словами, параллакс уменьшается с увеличением расстояния до объекта. Используя простые тригонометрические формулы, расстояние до предмета может быть измерено, если вы знаете расстояние между двумя точками наблюдения и размер параллакса.
Конечно, когда предмет находится, скажем, на расстоянии пятидесяти метров от ваших глаз, его параллакс в сравнении с более удаленными объектами будет слишком мал, чтобы его можно было измерить, если вы полагаетесь на систему попеременного закрывания глаз. В этом случае вам понадобится более значительное изменение точки наблюдения. Вы должны посмотреть на предмет и заметить его положение относительно более удаленного объекта. Затем вы отходите в сторону метров на пять —десять и снова отмечаете его положение. При таком у «сличении базиса эффект параллакса увеличится настолько, что его будет легко измерить.
