Обоснование солнечной системы

Оценка недвижимости, наследства в Петербурге. Независимая оценка недвижимости для наследства. .

Потребовалось известное время для полного осмысления всего внутреннего значения произведенной Коперником революции в науке. Специалисты-астрономы наиболее склонны были приветствовать теорию Коперника за ее простоту и как средство, хотя и далеко еще не точное, улучшения астрономических таблиц. К ним присоединились те, кто нашел в этой теории убедительную иллюстрацию нелепости старого, средневекового аристотелевского мировоззрения, или те, кто был воодушевлен образом бесконечной вселенной, который она раскрыла перед ними. Наиболее выдающимся из этих ученых был Джордано Бруно (1548—1600)⁴-⁹⁰. Родившись в Ноле, близ Неаполя, наделенный пылким темпераментом и проницательным воображением, Бруно вскоре поссорился с доминиканским орденом, в который некогда вступил, и, покинув его, стал на путь скитальческой жизни, странствуя по всей Европе, дискутируя и публикуя книги и памфлеты, где мистицизм Луллия смешивался с идеей множественности миров. Его способности производили огромное впечатление как на магнатов, так и на ученых, однако его острый язык создавал ему больше врагов, чем друзей, и он был вынужден непрестанно скитаться. Наконец, в 1592 году, неосторожно рискнув появиться в Венеции, он был предан и отдан в руки римской инквизиции, которая восемь лет спустя сожгла его на костре как еретика. Бруно был мучеником не столько за науку, сколько за свободу мысли, ибо он не занимался ни экспериментами, ни наблюдениями, но до самого конца настаивал на своем праве делать из научных фактов любые выводы, которые сочтет нужным.

Бруно заставил людей думать и спорить о теории Коперника. На каждого католика, напуганного его казнью, приходилось, по видимому, столько же протестантов, вдохновленных его подвигом. Однако для того, чтобы теория Копер-пика могла упрочиться и найти себе полезное применение, потребовались более солидные аргументы. Этой теории в ее первоначальном виде недоставало Точного описания орбит планет—что еще предстояло сделать астрономам,— а также убедительных аргументов для объяснения невоспринимаемости движения Земли—задача, которая предполагала создание новой науки—динамики.

Ураниборг и Тихо Браге

Первая из этих задач была осуществлена двумя замечательными людьми— Тихо Браге (1546—1601) и его помощником Иоганном Кеплером (1571—1630). Тихо Браге, будучи сам по происхождению датским дворянином, сумел достаточно использовать влияние короля Фридриха II, чтобы построить в 1576 году первый подлинно научный институт того времени—Ураниборг—на острове Вен в Зундском проливе, собиравшем богатые сборы за проход судов и служившем основным источником богатства этой страны. Здесь с помощью специально изготовленных приборов он подобрал ряд точных наблюдений о положении звезд и планет, что превзошло все сделанное до сих пор в данной области. Работа Коперника оказала на Тихо Браге большое влияние, однако он предпочитал свою собственную систему, согласно которой Солнце обращалось вокруг Земли, а планеты—вокруг Солнца, что, конечно, представляет собой своего рода систему Коперника по отношению к неподвижной Земле. Фактически он избрал систему, наиболее соответствовавшую его наблюдениям, не смущаясь ее абсурдностью с точки зрения физики. Доказав, что Новая Звезда 1572 года находилась в сфере неподвижных звезд, где, по его определению, не могло произойти никаких изменений, он уже тогда действительно разнес систему Аристотеля, хотя и не ставил перед собой такой цели. Тихо жил в переходное для астрономии время, как раз тогда, когда старая потребность в астрономических данных, использовавшихся почти исключительно для целей астрологии, а следовательно, субсидируемая только государями, уступала место новой потребности в более точных астрономических знаниях, необходимых для нужд мореплавателей.

Кеплер

Результаты работы Тихо Браге получили несравненно большее значение для прогресса науки после разработки их Кеплером. Кеплер был сыном бедных родителей, и жизнь его представляла сплошную цепь борьбы и лишений, которым он отчасти обязан своему странному характеру. Он явился первым крупным протестантским ученым, хотя проработал большую часть своей жизни в католических странах. В нем самым необычным образом сочеталось фантастическое воображение, серьезно зараженное кабалистикой, со скрупулезной честностью в отношении точности проводимых им измерений п вычислений. Главной побудительной силой его работы было мистическое стремление проникнуть в тайны вселенной, как об этом свидетельствует заглавие его первого труда: «Mvsterium Cosmologium». Однако он должен был зарабатывать себе на жизнь, а он говорил: «Бог обеспечил всякое животное своими средствами существования—астрономов же он обеспечил астрологией». Кеплер был ассистентом Тихо Браге в последние годы его жизни, когда тот работал в шарлатанском алхимико-астрологическом институте, основанном в Праге императором Рудольфом II. Уже само по себе существование активных и субсидируемых научных исследований в Польше» Дании и Богемии являлось признаком нового экономического развития, которое переживали в тот момент эти страны, находившиеся на окраинах феодальной Европы.

Здесь Кеплер пытался найти наилучший способ изобразить движения планет одинаковой кривой. Коперник не мог еще избавиться от кругов и эпициклов, однако они были не только грубыми, но к тому же не могли соответствовать новым, точным наблюдениям. После многих неудач Кеплер нашел, что единственным объяснением для наблюдаемого им движения планеты Марс могло быть то, что орбита ее представляла собой эллипс, в фокусе которого находилось Солнце. Идея эллиптических орбит не была абсолютно новой; о ней говорил уже в XI веке Арзахель (1029—1087) из Толедо, который, однако, основывался на совершенно неверных данных. Успех Кеплера объясняется тем, что он жил в такое время, когда астрономические данные были достаточно точными для того, чтобы показать, что ни круг, пи комбинации кругов не соответствуют этим данным; вместе с тем они небыли настолько точны, чтобы обнаружить, что орбиты представляли собой не строгие эллипсы, а более сложные кривые, что было объяснено лишь Эйнштейном.

Гипотеза эллиптических орбит и оба других закона, с помощью которых Кеплер объяснил скорость движения планеты, обращающейся по своей орбите, не только устранили главное возражение астрономов против гипотезы Коперника, но и нанесли смертельный удар по взглядам Пифагора—Платона, считавших что небесные светила могли совершать только идеальные, то есть круговые, движения,—взглядам, которых придерживался даже Коперник. Однако эти чисто астрономические расчеты Кеплера не были решающим элементом, произведшим великую революцию в умах людей, которая привела к совершенно новому взгляду на вселенную, хотя им и суждено было стать основой наблюдений количественного динамического объяснения, разработанного поздже Ньютоном.

Телескоп

Решающим фактором, обусловившим признание нового взгляда на строение неба, оказалось не какое-нибудь дальнейшее расширение астрономических вычислений, оценить которые могли лишь специалисты, но доступное всем прямое физическое средство, позволяющее приблизить небеса к земле настолько, что можно было более тщательно изучать Солнце, Луну и звезды; иными словами, речь идет о телескопе, или подзорной трубе.

Сам телескоп не был, вероятно, научным изобретением: согласно довольно туманным сведениям, он появился в Голландии как побочный продукт производства очков. Легенда гласит, что это произошло около 1600 года, когда какой-то ребенок в мастерской Липпершея посмотрел через две линзы в окно и заметил, что находящиеся снаружи предметы стали казаться ближе. Тот факт, что для изобретения телескопа не понадобилось никакого научного гения, показывает, что к тому времени оно уже давно назрело. Нужда в телескопе существовала всегда, но ничего в этом направлении не делалось, поскольку это казалось несбыточной мечтой. Между тем средства создания телескопа существовали в действительности чуть ли не триста лет. Однако для случайного открытия телескопа нужна была, по видимому, только простая количественная концентрация производства оптики, сопутствовавшая большему накоплению богатства в XVI веке.

Галилео Галилей

Телескопу суждено было стать величайшим научным прибором этого периода. Едва новость о телескопе дошла до профессора физики и военно-инженерного дела в Падуе Галилео Галилея (1564—1642), как он решил сделать себе такой же прибор, чтобы направить его на небо. Галилео уже в то время был убежденным последователем Коперника, причем он одновременно глубоко интересовался движениями маятника и связанной с этим проблемой свободного падения тел. За несколько первых ночей наблюдения неба он увидел достаточно для того, чтобы разгромить всю аристотелевскую картину этой безмолвной стихии. Ибо Луна оказалась не совершенной сферой, а покрытой морями и горами; планета Венера, так же как и Луна, имела фазы, в то время как планета Сатурн казалась разделенной на три планеты. И, что важнее всего, Галилей заметил, что вокруг Юпитера вращаются три звезды или луны—миниатюрная модель системы Коперника, которую каждый смотрящий в телескоп мог увидеть собственными глазами.

При своем большом честолюбии и достаточном понимании материальной ценности своих открытий—чувства, которые он отнюдь не считал не совместимыми с чистым наслаждением открытием,—Галилей немедленно попытался продать титулы этих звезд сначала герцогу Флорентийскому (Медичи), затем королю Франции и папе. Однако небесные почести показались всем им слишком дорогими.

Позднее, поняв более важное в практическом отношении значение использования движения этих небесных тел для определения долготы в море, он попытался продать этот секрет королю Испании и штатгальтеру Голландии, которые предлагали премии за открытие способа определения долготы, но так и не могли найти претендентов на соискание этих премий¹³¹⁸⁷.

Однако для Галилея эти попытки были лишь второстепенным делом. Он сразу почувствовал подлинно революционный характер новых наблюдений. Здесь он мог каждому дать увидеть самому модель системы Коперника на небе. Это были знания, которые надо было не держать при себе, а распространять. В течение месяца, в 1610 году, он опубликовал то, что, несомненно, явилось самой ходкой научной книгой того времени—свой труд «Siderius Nunlius», или «Звездный вестник», в котором он сжато и ясно излагал свои наблюдения. Книга вызвала огромную сенсацию и все же не возбудила непосредственной неблагоприятной реакции. Суд над Галилеем должен был состояться еще только через двадцать четыре года; и хотя в 1618 году с некоторой оговоркой и было обнародовано осуждение воззрений Коперника, это обстоятельство не послужило препятствием для оценки их как математического выражения движения небес. Некоторые упорные сторонники Аристотеля отказывались смотреть в телескоп, поскольку и так, с помощью чистого разума, прекрасно знали, что было на небе. Пока разум и наблюдение могут удерживаться в разных сферах рассуждения, не будет оснований для беспокойств.

Падение тел—динамика

Однако Галилео чувствовал, что одной проверки эстетического преимущества системы Коперника посредством наблюдения было еще недостаточно. Нужно было также обосновать его, объяснив, каким образом подобная система могла существовать, и устранив возражения, выдвинутые против нее в прошлом как философией, так и здравым смыслом. Следовало разъяснить, каким образом вращение земли может происходить без ураганного ветра, дующего в противоположную сторону, и каким образом тела, подброшенные вверх, не остаются позади. Это означало серьезное изучение свободного движения тел— проблемы, которая уже давно приобрела большое практическое значение в связи с целенаправленным бросанием метательных снарядов.

К этому времени начинала получать признание созданная Филопоносом теория импульса, подхваченная арабами и разработанная парижскими номиналистами. Предполагалось, что снаряд, выпущенный из пушки, обладает импульсом или vis viva (живой силой), которая на некоторое время уничтожает его естественную склонность к падению вниз. В XVI веке Тарталья (1500—1557), Бепедетти (1530—1590) и другие развили эту мысль дальше, утверждая, что между своим стремительным подъемом и естественным падением снаряд совершает круговое смешанное движение, описывая траекторию, которая довольно близко приближалась к траектории мортирных ядер того периода. Однако ей недоставало логического или математического обоснования.

Экспериментальная физика

Галилею удалось то, что безуспешно пытались сделать другие, а именно— сформулировать математическое описание движения тел. Эта задача должна была стать главным делом его жизни, нашедшим свое полное выражение только в опубликованных уже после его осуждения «Диалогах о двух новых науках», но намечающимся в «Диалоге о двух главнейших системах мира», которому суждено было стать непосредственной причиной его столкновения с церковью.

Галилео начал подвергать сомнению все общепринятые воззрения, обратившись для этого к помощи нового метода—метода эксперимента. Бросал ли он фактически тяжести с верхушки Пизанской башни или нет, неважно; мы знаем, что для проведения точных измерений падения тел он использовал в своих опытах как маятник, так и наклонную плоскость.

Это были чуть ли не самые первые эксперименты в новой науке. Они отличались от экспериментов схоластов XIII столетия главным образом тем, что были скорее исследовательскими, чем иллюстративными, и в еще большей степени—своим количественным характером, позволившим связать их с мете-матической теорией. Сам Галилей занял в отношении своих собственных опытов какую-то промежуточную позицию. Он однажды заявил, что проводит их не для того, чтобы убедиться самому, но чтобы убедить других. Галилей был непоколебимо убежден в том, что может объяснить природу с помощью разума. В этом смысле его опыты были скорее демонстрацией, чем экспериментами. Тем не менее он проводил их в действительности, в отличие от идеальных бумажных экспериментов, затуманивающих современную физику. И, что еще важнее получая неожиданные для себя результаты, он не отвергал их, но возвращался к исходному положению, подвергая сомнению свои собственные доказательства и тем самым проявляя насущно необходимое уважение к факту, являющееся отличительным признаком экспериментальной науки.

Математическое объяснение экспериментов Галилея над падающими телами оказалось значительно труднее самих опытов. Нужно было уяснить, как это тело, постоянно меняющее свою скорость, может иметь в данный момент определенную скорость. И действительно, Галилей начал с ошибки, предположив, что скорость падающего тела возрастает пропорционально пройденному им расстоянию, в то время как в действительности она зависит—позднее он сам пришел к этому выводу—непосредственно от времени, в течение которого данное тело падает. Для того чтобы понять законы свободного падения тел, а, следовательно, также и движения пушечного ядра в воздухе и Луны в небе, необходимо было уяснить весьма трудную для решения физическую идею о скорости в данный момент времени. Это соответствует математической идее дифференциала dxldt, то есть отношения двух величин, остающегося постоянным даже в том случае, если сами эти величины становятся бесконечно малыми. Галилей использовал эти идеи без точного формулирования их. Соединяя точный эксперимент с математическим анализом, он решил сравнительно простую задачу свободного падения тел, показав, что в безвоздушном пространстве они описали бы параболическую траекторию.

Тем самым он создал первый определенный образец методов современной физики, которые должны были получить такое исключительно успешное развитие в последующие столетия. Действительно, до самого последнего времени введенный им точный физический метод принимался как определенный основной метод науки, такой, к которому в конце концов может быть сведена всякая другая наука.