Ранняя древнегреческая модель, в которой Солнце, Луна и звезды вращались вокруг неподвижной центральной Земли, была ясной и простой и потому могла бы оказаться верной. Открытие планет, блуждающих по небесной сфере, усложнило ситуацию, однако решение Аполлония, несколько видоизмененное Гиппархом, было разумным и обоснованным и также могло бы оказаться верным. Однако более тщательные наблюдения, продолжавшиеся многие годы, показали, что эта простая схема эпициклов недостаточно хорошо представляет движение планет. Единственный способ изменить ее, сохранив верность идеалу круговых движений, состоял в добавлении все большего числа эпициклов. В результате получалось, что планеты движутся по эпициклам, центры которых движутся по другим эпициклам, центры которых в свою очередь движутся по другим эпициклам. Всякий раз, когда отмечалось разногласие между теорией и наблюдениями, в модель вводились еще один или два эпицикла.
Такая специально ориентированная перестройка теории не является непременно ошибочной, она не чужда и нашему времени, но непрерывность потока средневековых поправок должна была прерваться. Вильям Оккамский — «единственный и непобедимый доктор» — в 1342 г. сформулировал свой знаменитый принцип бритвы: «Сущности не должны умножаться без необходимости». Путь к истине легче всего пройти, если он прямой, иногда необходимы мучительно сложные рассуждения, но, даже будучи верными, они должны вызывать сомнение. Всегда следует искать простейшее решение уже потому, что очень соблазнительно цепляться за ложную гипотезу, ограничиваясь ее модификацией при встрече с новыми и противоречащими ей данными. Иногда это можно и нужно делать, но когда модифицированная гипотеза снова оказывается ложной и ее нужно снова модифицировать, и так снова и снова, — наступает момент, когда надо крикнуть: «Стоп!» Лучше начать сначала и искать более простое решение.
Итак, идея поместить Солнце в центр. Эта блестящая идея была впервые публично высказана Аристархом Самосским около 250 г. до н. э. Она была блестящей, поскольку позволяла объяснить нерегулярные движения планет как кажущиеся, если они наблюдаются с Земли, которая сама движется. Это была блестящая идея, но в древней Греции она не привилась из-за груза общепринятых научных представлений.
Прежде всего, повседневный опыт свидетельствовал, что все тела на Земле падают вниз. Почему? Если Земля расположена в центре Вселенной, то здесь нет проблемы, ибо движение к центру естественно для всех материальных тел. (Но тогда почему звезды не падают вниз? Так ведь они совершенно другие! Звезды — небесные тела, и для них естественно движение не к центру Вселенной, но по совершенным кругам небесных сфер.) Такое объяснение представлялось вполне приемлемым.
Если же в действительности Земля не находится в центре, то как можно объяснить стремление предметов на Земле опускаться к ее поверхности? Не должны ли земные предметы двигаться по кругам, как и сама Земля? Кроме того, было хорошо известно, что человек чувствует движение, в частности центробежное ускорение, хотя тогда оно еще так не называлось. Поэтому считалось, что при быстром движении Земли по круговой орбите все предметы должны улететь с ее поверхности.
Наконец, что наиболее важно для ученых, было показано, что модель Аристарха противоречит экспериментальным данным. Около 130 г. до н. э. Гиппарх разработал тригонометрический метод и попытался проверить модель Аристарха наблюдениями. Он рассуждал так: если Аристарх прав, то направление, в котором мы видим звезды, будет меняться в течение года по мере движения Земли вокруг Солнца.
Это доказательство основывалось на блистательных умозаключениях и тщательных наблюдениях. Оно оставалось абсолютно убедительным более 1500 лет. Конечно, оно было ошибочным по причинам, которые, как мы понимаем, лежали за пределами восприятия древнего мира. Угол X — круто уменьшающаяся функция расстояния — на очень больших расстояниях становится неизмеримо малым. Иными словами, на таких расстояниях направление на наблюдаемую звезду представляется неизменным. Невооруженному глазу звезды не кажутся существенно более далекими, чем планеты, и было вполне разумно принять без дальнейших рассуждений, что расстояние до небесных сфер не выходит за пределы человеческого воображения. Однако в действительности, как теперь известно, угол X даже для ближайших звезд составляет около половины секунды дуги, в то время как точность наблюдений Аристарха заставляла его ограничиваться измерением углов, не меньших 100. Таким образом, у него не было никаких шансов заметить изменение направления на столь малый угол.
В то время никто не имел ни малейшего представления об огромных расстояниях до звезд, пока в XVII в. один швейцарский астроном не выполнил один из остроумнейших расчетов в истории науки. Он был столь остроумен и остался столь малоизвестным, что я не могу отказать себе в удовольствии описать его. Имя астронома ЖанФилипп Луи де Шезо. Его аргументы основывались на двух положениях: 1) свет от объекта (от звезды равно, как и от лампы) ослабляется с ростом расстояния до наблюдателя пропорционально квадрату этого расстояния; 2) Марс в соединении (т. е. когда он дальше всего от Земли) кажется столь же ярким, как типичная звезда.
Зная расстояние между Землей, Марсом и Солнцем и радиус Марса, Шезо рассчитал, что такая типичная звезда находится от нас на расстоянии в несколько световых лет — т. е. более 20000 000000 000 км! Такое расстояние Гиппарх не мог даже вообразить, и потому он интерпретировал свои наблюдения как свидетельство неподвижности Земли. В течение 1500 лет с ним никто не спорил.
Однако постепенно те, кто размышлял о мироздании — врачи, священники, астрологи, — начали задавать себе вопрос, не является ли Вселенная излишне сложной. Король Альфонс X Кастильский на рубеже XIII в. заметил, что, если бы Господь Бог посоветовался с ним, прежде чем создавать Вселенную, он несомненно предложил бы Ему сотворить нечто более простое и логичное. Если даже у королей появляются такие мысли, значит, изменения назрели!
Но мельницы богов, хотя и неумолимы, иногда мелют чрезвычайно медленно. Прошло добрых триста лет с тех пор, как Альфонс X собирался порекомендовать Богу более простое решение, прежде чем такое решение действительно было предложено. Впервые эта идея была высказана людьми, остающимися нам неизвестными; она обсуждалась мимоходом и не воспринималась серьезно. Постепенно дискуссии становились все более горячими, захватывая все интеллектуальное сообщество XVI в. и заставляя его кипеть и бурлить.
Поляк Николай Коперник был художником, математиком, священником и врачом. Получая образование, он проехал всю Европу и в Италии получил прививку того интеллектуального фермента, который подвергал сомнению все, и в частности строение Вселенной. Основная идея, что движения планет лишь кажутся сложными из-за движения Земли, чрезвычайно проста, и ее привлекательность покоряла. Коперник вернулся в Польшу, убежденный, что эта идея верна. В возрасте 36 лет он выполнил математический анализ этой идеи, но опубликовал его лишь через 35 лет, будучи на смертном одре: он боялся быть высмеянным, предложив столь необычную идею.
|
Концепция Кельвина
Читать
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ, АСТЕРОИДЫ И МЕТЕОРИТЫ
Десятилетняя канадская девочка помогла уточнить судьбу Вселенной
читать
Луна холоднее Плутона
НАСА вспоминает погибших астронавтов
