Николай Коперник (1473–1543)

Николай Коперник жил в эпоху Возрождения, когда начался процесс разложения феодального общества и зарождались новые буржуазные отношения. В это время совершались глубокие преобразования во всех отраслях человеческих знаний и культуры. Новая жизнь стала источником новых взглядов и новых интересов. Эти взгляды и интересы не укладывались в рамки отжившей средневековой схоластики и шли вразрез с интересами и взглядами тогдашних богословов. О передовых людях этой эпохи Ф. Энгельс писал: «Это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учености… Тогда не было почти ни одного крупного человека, который не совершил бы далеких путешествий, не говорил бы на четырех или пяти языках, не блистал бы в нескольких областях творчества».

Вместе с развитием буржуазных отношений шел гигантский рост науки. В эту эпоху родилось современное естествознание. Буржуазия была заинтересована в прогрессе естествознания. Во-первых, оно нужно было ей для расцвета промышленности и техники, во-вторых, как идейное оружие в борьбе со средневековой схоластикой и церковными догмами, которые стали тормозом на пути развития новых отношений. До этой эпохи наука, по меткому выражению Ф. Энгельса, «была смиренной служанкой церкви и ей не позволено было выходить за рамки, установленные верой; по этой причине она была чем угодно, только не наукой. Теперь наука восстала против церкви; буржуазия нуждалась в науке и приняла участие в этом восстании».

Особенно сильный удар по церковному мировоззрению нанес Николай Коперник. В вопросах мироздания церковь канонизировала учение Аристотеля — Птолемея о неподвижности Земли и противопоставлении земного небесному.

Коперник разрушил все эти представления о мире как фикцию, которая не может соответствовать реальной действительности. Он создал гелиоцентрическую (от греческого «гелиос» — Солнце) систему мира, которая полностью отрицала прежнюю геоцентрическую (от греческого «гео» — Земля) систему мира Птолемея — псевдонаучную и искусственно построенную.

Еще в глубокой древности, около 270 года до н. э., Аристарх Самосский учил, что Солнце гораздо больше Земли и не может быть и речи об обращении Солнца вокруг Земли. Эту смелую идею древних об обращении Земли и других планет вокруг Солнца Коперник и положил в основу своей системы мира, системы, совершившей революционный переворот в астрономии и установившей полную несовместимость науки с религиозными мифами о подвижности Солнца и неподвижности Земли.

В противоположность Птолемею Коперник полагал, что в центре мира находится Солнце, вокруг которого по круговым орбитам движутся все видимые планеты, в том числе и наша Земля. Коперник писал, что первой и наивысшей из всех является сфера неподвижных звезд, содержащая самое себя и все и поэтому неподвижная (по Птолемею наивысшая сфера — «обиталище бога»). Далее следует планета Сатурн, совершающая свой путь вокруг Солнца за 30 лет. Затем располагается Юпитер, обращающийся вокруг Солнца в течение 12 лет. Потом — Марс, проходящий свою орбиту за 2 года. На пятом круге находится Земля с кругом Луны, на шестом — Венера, пробегающая свой путь за 9 месяцев, и, наконец, на самом ближнем к Солнцу круге расположен Меркурий с периодом обращения 80 дней.

С точки зрения Коперника «восход» и «заход» Солнца объясняется суточным вращением Земли вокруг своей оси, а видимое «движение» Солнца по эклиптике — годичным обращением Земли вокруг Солнца.

Система Птолемея построена по принципу: что нам кажется, то и верно. Нам кажется, что Солнце движется по небосводу, а Земля, на которой мы находимся, стоит на месте, значит, Солнце подвижно, а Земля неподвижна. Это ложное представление о движении и неподвижности, основанное на очевидности, Коперник объясняет гениально просто на конкретных примерах. Так, если мы плывем на лодке, то нам кажется, что лодка и мы в ней стоим на месте, а движутся берега в обратном направлении. Точно так же нам кажется, что Земля стоит на месте, а движется Солнце. На самом деле все наоборот: Земля движется вокруг неподвижного Солнца.

Пользуясь математическими расчетами, Коперник довольно точно составил план солнечной системы и вычислил расстояния планет от Солнца, приняв за единицу измерения радиус земной орбиты.

Копернику принадлежит одно из важнейших открытий в астрономии. Он без рассмотрения действующих сил, чисто кинематически (динамическое обоснование было дано позднее Ньютоном), объяснил явление прецессии, которая, по его мнению, является следствием того, что ось Земли описывает конус вокруг перпендикуляра к плоскости ее орбиты, делая полный оборот за 26 000 лет.

Сказать, что система Коперника сразу же получила идеальное построение, вполне соответствующее реальной действительности, было бы неверно. В ней имелись и недоработки. В частности, его система совсем не нуждается в гипотезе о существовании «сферы неподвижных звезд». В самом деле, звезды совершают движение, но это движение ввиду чрезвычайно большой удаленности их от Земли невооруженным глазом нельзя обнаружить (это отмечал и сам Коперник). Как дань Птолемею для описания наблюдаемого неравномерного движения планет Коперник рассматривает и некоторые эпициклы. Он еще не отрешился полностью от представления древних об идеальности небесных тел, которые обязательно должны двигаться точно по круговым орбитам, совершая по ним только равномерное движение.

Полностью изложение системы Коперника было опубликовано в день его смерти под названием «О вращениях небесных сфер» (в шести книгах).

Хотя Коперник и не держал в секрете своего открытия, но вместе с тем и не торопился с его опубликованием. Он, конечно, понимал, что его идеи противоречат религии и, естественно, вызовут яростное сопротивление церкви и ее служителей. В своем бессмертном творении Коперник, по словам Ф. Энгельса, «…бросил — хотя и робко и, так сказать, лишь на смертном одре — вызов церковному авторитету в вопросах природы. Отсюда начинает свое летосчисление освобождение естествознания от теологии, хотя выяснение между ними отдельных взаимных претензий затянулось до наших дней и в иных головах далеко еще не завершилось даже и теперь».

Огромное философское значение системы Коперника заключается, во-первых, в том, что она разрушила идею геоцентризма и стала рассматривать Землю как одну из рядовых планет, что находится в противоречии с догматами библии; во-вторых, эта система пронизана идеей о единстве мира, т. е. «небо» и «земля» подчиняются одним и тем же законам, что явно не укладывалось в рамки освященного веками аристотелевского учения.

Книга Коперника «О вращении небесных сфер» не была сразу оценена по заслугам. Здесь отрицательную роль сыграло анонимное предисловие к книге, написанное издателем ее — протестантским богословом Осиандером. В этом предисловии подчеркивается, что гелиоцентрическое учение есть только гипотеза и совсем не ставит целью изложить истинное строение мироздания, а служит лишь вспомогательным средством при вычислении движения планет.

Первыми, кто заметил этот подлог, извращающий смысл и содержание всего гелиоцентрического учения, были близкие друзья Коперника — Ретик и Гизе. Они говорили о необходимости изъять предисловие Осиандера и перепечатать первые страницы, но, к сожалению, это не было сделано.

Приняв анонимное предисловие Осиандера за чистую монету, т. е. как предисловие самого автора, церковь первое время не была обеспокоена. Церковники полагали, что их доводы против движения Земли неопровержимы. Что касается учения Коперника, то они считали его глупой выдумкой, сочиненной из желания быть оригинальным.

Но здесь церковники явно прогадали. Через каких-нибудь полсотни лет революционная сущность учения гениального астронома вышла наружу. На основе учения Коперника возникло мощное движение — коперниканство, несовместимое с догматами церкви и подрывающее ее авторитет.

В 1616 году декретом инквизиции сочинение Коперника «О вращении небесных сфер» внесли в индекс запрещенных книг с оговоркой: «впредь до исправления». Под этим запретом она находилась более двухсот лет (до 1822 года).

Теперь остановимся коротко на биографических данных великого ученого. Коперник родился на берегах Вислы в небольшом польском городке Торуни в семье купца. Мальчику было всего 10 лет, когда умер отец. После смерти отца он воспитывался у дяди Луки Ватцельроде, епископа Вармии. Начальное образование получил в торуньской школе. Затем епископ Лука перевел своего племянника в кафедральную школу во Влоцлавеке для подготовки в Краковский университет, который пользовался европейской славой. С 19 лет Коперник — студент Краковского университета. Наряду с учением Аристотеля и астрологией в университете изучалась планетная система Птолемея и новые планетные таблицы Региомонтана. Студент с большим интересом изучил все эти премудрости, отдавая явное предпочтение математике и астрономии. Учение давалось ему легко. Однако по каким-то причинам Коперник оставил Краковский университет (есть предположение, что он покинул университет ввиду упадка преподавания светских наук и засилия схоластики).

Свое образование Коперник продолжал в Италии в знаменитом Болонском университете. Через год его дядя, епископ Лука, известил Коперника, что он заочно избран каноником Вармийской епархии. В Болонском университете Коперник изучал юридические науки, астрономию, математику, а главное, греческий язык, который позволил ему усвоить науку и культуру эллинов по первоисточникам. Для изучения медицины и получения степени доктора канонического права после небольшого пребывания на родине Коперник опять вернулся в Италию и на этот раз поступил учиться в Падуанский университет.

В конце 1505 года Коперник вернулся на родину и поселился в городе Фромборке, в котором провел около года. В это время здоровье дяди-епископа сильно пошатнулось, и Коперник поспешил в Лидзбарк, где находился Лука Ватцельроде. В Лидзбарке Коперник пробыл шесть лет, и здесь, как полагают, у него впервые созрела мысль о гелиоцентрической системе мира, суть которой изложена выше.

Живя в замке Лидзбарк, Коперник принимал живое участие в административных и общественных делах епископа Луки, бывая с ним на официальных приемах и сопровождая его в различных поездках. 29 марта 1512 года Ватцельроде скончался. В сорокалетием возрасте Коперник переехал во Фромборк и, наконец, приступил к исполнению обязанностей каноника, которым числился заочно 15 лет (с 1497 года).

Времена были тяжелые. Недалеко от Фромборка проходила граница Вармии. По ту сторону границы находились владения Тевтонского ордена, от которого можно было ожидать чего угодно, вплоть до вооруженного нападения. Собор во Фромборке был обнесен капитальной стеной с несколькими башнями. Стена служила надежным прикрытием от вражеского разбоя. В северо-западной башне этой стены и поселился Коперник. Отсюда он производил астрономические наблюдения на самодельных приборах, подолгу размышлял и писал свое основное сочинение, посвященное гелиоцентрической системе. В этом помещении Коперник прожил более 30 лет.

На заседании капитула 3 ноября 1516 года Коперника избрали управляющим южной части Вармии. Новая должность прибавила много забот и хлопот, сопряженных с большими и малыми разъездами по своим владениям. Для лучшего управления Коперник переехал в замок в Ольштыне. На этой работе Коперник проявил себя как опытный администратор и справедливый судья.

Во время военных действий со стороны Тевтонского ордена Коперник остался в Вармии и организовал борьбу за ее независимость. К концу 1520 года он сумел так укрепить Фромборк, что у рыцарей отпала всякая охота нападать на этот город.

Умер Коперник во Фромборке; там же, в городском соборе, и был похоронен. Но где находится его могила, точно не установлено.

В городе Торуни, где родился Коперник, благодарные потомки возвели монумент. На нем имеется надпись: «Остановивший Солнце, двинувший Землю».

 

Тихо Браге (1546–1601)

Еще в ранней юности Тихо Браге стал увлекаться астрономией благодаря «чтению» самой доступной и интересной книги — «книги звезд», представляющей собой ночной небесный купол с его звездами и планетами. Будущий ученый всматривался в небесные светила и старался по их малозаметным перемещениям прочитать тайну мироздания. Он был удивлен точностью, с которой астрономы предсказывали солнечное затмение. Как это можно заранее вычислять события, которые произойдут в будущем, да еще далеко от нас?

Эти вопросы буквально не давали ему покоя. Они-то и заставили его заняться астрономией, которая в дальнейшем заполнила всю его жизнь и с которой он уже не мог расстаться.

Родился Тихо Браге в дворянской датской семье в местечке Кнутструп, расположенном в шведской провинции Скония, которая в то время входила в состав Датского государства. Годы учебы Тихо Браге прошли в занятиях математикой и, конечно, астрономией. Уже в молодости Тихо Браге прославился как искуснейший звездочет. На него обратил внимание датский король, в лице которого ученый нашел надежного покровителя. Король интересовался не столько астрономией, сколько астрологией — распространенной в то время лженаукой, дававшей «рецепты», как предугадать судьбу королей и народов, различные изменения в общественной и политической жизни. Несмотря на денежные затруднения, король раскошелился и выделил солидную сумму для постройки обсерватории, предназначенной для Тихо Браге. Обсерватория была построена в 1576 году недалеко от Копенгагена на небольшом островке Вен.

Будучи в душе поэтом, Тихо Браге для главного здания своей обсерватории придумал выразительное название: «замок Урании» (Урания, по древнегреческой мифологии, — одна из девяти муз, покровительница астрономии). Вся обсерватория стала называться «Ураниборг». Ураниборг был первым в Европе сооружением, специально предназначенным для проведения астрономических наблюдений. Он представлял собой замок-крепость. При обсерватории были мастерские для изготовления инструментов. Главным конструктором инструментов являлся сам Тихо Браге. В числе приборов, сделанных здесь, можно, например, назвать большой стенной квадрант, с помощью которого ученый определял положения звезд и планет на небесном своде. Все вычисления Тихо Браге благодаря этому отличались исключительной точностью.

Величайшей заслугой Тихо Браге является то, что он в первоклассно оборудованной обсерватории организовал систематические наблюдения над небесными телами в течение многих и многих лет. Если Коперник довольствовался десятком наблюдений Солнца, то Тихо Браге произвел таких наблюдений несколько тысяч! Если Коперник проводил наблюдения эпизодически, то Тихо Браге проводил их непрерывно изо дня в день, из года в год!

Важнейшие астрономические работы Тихо Браге следующие:

уточнил старые Альфонсовы таблицы, составленные в 1252 году по указанию короля Кастилии Альфонса X;

в 1572 году открыл новую звезду в созвездии Кассиопеи, что принесло ему европейскую славу;

являясь руководителем Ураниборгской обсерватории, в течение 21 года составлял таблицы ежедневных наблюдений звезд, планет и комет;

открыл два неравенства в движении Луны — годичное неравенство и вариацию;

доказал, что кометы представляют собой небесные тела, находящиеся от Земли дальше, чем Луна;

составил таблицы рефракции; за последние 16 лет своей жизни провел специальные наблюдения за планетой Марс, которым придавал особенное значение (с помощью их он пытался создать точную теорию движения планет).

Браге не придерживался гелиоцентрической системы Коперника, но не принимал полностью и геоцентрическую систему Птолемея. Тихо Браге совершенно исключал всякую возможность движения Земли. Движение Земли, по его мнению, — это «физическая нелепость». «Грубая масса Земли, — писал он, — столь мало способная к движению, не может, подобно небесным телам, перемещаться и двигаться. Притом и священное писание препятствует принятию этого учения. Я полагаю, что следует твердо и без всяких колебаний поместить Землю в центре мира, следуя мнению древних и свидетельству священного писания».

Система мира, по Тихо Браге, следующая. Солнце движется вокруг Земли, стоящей в центре мироздания, а планеты — вокруг Солнца, причем Меркурий, Венера, Марс, Юпитер расположены в порядке возрастания радиусов их концентрических круговых орбит. Следователь но, ближе всех к Солнцу расположен Меркурий, а самой далекой планетой относительно Солнца является Сатурн. Мир, как у Коперника и Птолемея, замыкается сферой весьма удаленных от нас звезд.

Тихо Браге был наделен весьма вспыльчивым характером. Честный и неподкупный, он мог вести себя независимо с вельможами и разговаривать с ними в довольно резком тоне. Придворные короля не любили ученого и ждали только случая освободиться от него. И этот час настал. Король умер, и от прежнего благополучия Тихо Браге не осталось и следа. Пришлось «добровольно» оставить насиженное место и навсегда распрощаться с Ураниборгом.

В 1597 году Тихо Браге покинул Данию. Два года он пробыл в Германии, потом переехал в Прагу. Здесь ему построили новую обсерваторию. Но ученый уже не мог оправиться от пережитых неприятностей, силы его стали заметно угасать, пока он совсем не слег в постель. 13 октября 1601 года замечательный астроном скончался.

После смерти он оставил долги и материалы необработанных наблюдений Марса. Рукописи были переданы Иоганну Кеплеру, работавшему вместе с ним в Праге.

Научное наследие Тихо Браге необычайно обогатило науку. Он создал предпосылки для появления такой науки, как небесная механика, которая получила дальнейшее развитие в трудах Кеплера, Галилея и Ньютона.

А что случилось с Ураниборгом после того, как Тихо Браге покинул Данию? — спросит читатель.

А Ураниборг постигла та же участь, что и обсерваторию Улугбека. Замок Урании был разрушен до основания, и когда в 1672 году французский астроном Пикар организовал раскопки бывшего астрономического городка, то под слоем щебня и мусора обнаружил один лишь фундамент…

 

Джордано Бруно (1548 — 1600)

Ярким и последовательным представителем коперниканства был итальянский поэт, философ и астроном Джордано Бруно. Он не только пропагандировал учение Коперника, но и значительно расширил его. Борясь за учение Коперника, Джордано Бруно выступал с идеей о бесконечности Вселенной и множественности обитаемых и необитаемых миров. Он учил, что Солнце — центр только солнечной системы и ни в коем случае не является центром всей Вселенной. По его воззрениям, солнечная система составляет только песчинку, затерявшуюся в беспредельном мировом пространстве, и таких систем со своими центрами бесконечно много. Бесконечность, которую богословы приписывали только богу, Бруно распространил на Вселенную. Деление Вселенной на «мир полуденный» и «мир звездный», каждый из которых управляется своими специфическими законами, он считал ошибочным, так как это деление условно, его можно отнести только к солнечной системе, но не ко всей Вселенной.

Если Коперник «развенчал» Землю в рядовую планету, то Бруно пошел дальше польского ученого и объявил «рядовой» всю солнечную систему, так как каждая звезда рассматривалась им как огромное солнце, вокруг которого движутся свои планеты, свои «земли», на которых возможна жизнь.

Учение Коперника и Бруно сводило на нет библейское учение об антропоцентризме, согласно которому человек есть центр Вселенной и высшая цель мироздания, а весь мир создан для него.

Вполне понятно, что мракобесы всех религий ополчились против идей Коперника и Бруно, рассматривая их как ужасную ересь, направленную на подрыв церковного авторитета и религии. Католическая церковь объявила Джордано Бруно своим злейшим врагом и в 1600 году в Риме, на площади Цветов, сожгла его на костре («благочестивые» патеры побоялись осквернить себя пролитием крови).

Но ни расправа над Джордано Бруно, ни запрет учения Коперника не могли приостановить распространение коперниканства. Церковники не могли повернуть вспять колесо истории.

Джордано Бруно родился в небольшом итальянском городке Нола в бедной семье солдата. Настоящее его имя Бруно Филиппо. Первые начала грамоты получил в своем родном городе. Когда мальчику исполнилось 14 лет, родители для продолжения образования переводят его в Неаполь. Через три года 17-летний юноша становится послушником крупнейшего неаполитанского доминиканского монастыря. Вот тогда-то он и стал носить имя Джордано из Нолы.

Ровно через год он посвящается в монахи. В монастырской школе Бруно изучал Аристотеля, Гераклита и других философов Древней Греции.

Хотя монастырская жизнь давала много свободного времени, а это сущий клад для любознательного человека, тем не менее она была все же не по душе молодому Бруно. Нет, не этого хотел свободолюбивый энергичный юноша. Священные книги ему изрядно надоели, а монастырские стены не могли сделать из него аскета. В ночное время он любил подолгу сидеть у раскрытого окна своей кельи, смотреть на небо и бесконечно размышлять о далеких мирах. Уже тогда у него сложилось первое представление о бесконечности Вселенной, о том, что Солнце — это одна из ее звезд, а Земля — одна из бесчисленного множества планет, на которых тоже кипит жизнь и имеются свои «люди».

Эти размышления нашли, наконец, опору. Такой опорой явилось гелиоцентрическое учение Коперника. Но Бруно не нравится сфера неподвижных звезд, ограничивающая мироздание. Мечтая, он безжалостно разбивает эту сферу и выходит в беспредельные просторы Вселенной.

Если Бруно невзлюбил монастырский порядок, то и монастырское начальство платило ему той же монетой. Оно обвинило Джордано из Нолы во всех прегрешениях. Так, в 1576 году монастырь Сан-Доменико предъявил ему обвинение в ста тридцати отступлениях от догматов церкви.

Надо было бежать из монастыря. И чем скорее, тем лучше. И вот, после одиннадцатилетнего пребывания в монастыре Бруно покидает его. С этих пор начинается беспокойная жизнь «беглого монаха». Он исколесил буквально всю Европу (Венеция, Рим, Генуя, Турин, Женева, Париж, Лондон, Оксфорд, Франкфурт-на-Майне и т. д.). В университетских городах Европы в словесных поединках Бруно сражается со сторонниками Аристотеля и богословами, читает блестящие лекции в университетах. Везде его преследуют враги. В особенности «точило зубы» на него высокое церковное начальство и «святое» судилище — инквизиция. Но он вовремя скрывается. Наконец, его заманили в Венецию, и там один из «покровителей» ученого состряпал на него донос. Бруно был схвачен инквизицией и помещен в «свинцовую тюрьму», самую ужасную из всех застенков Европы. В ней он томился 7 лет. Трудно описать все издевательства и муки, которые перенес ученый. За день камера страшно нагревалась, он задыхался от жары и жажды. А пытки, утонченные пытки инквизиторов! Их тоже надо было пережить!

Бруно обвинили в распространении ереси и в богоотступничестве. Попытка любой ценой вынудить ученого раскаяться не удалась. Когда ему зачитали смертный приговор, он спокойно и твердо произнес: «Думаю, что вы с большим страхом объявляете этот приговор, чем я его выслушиваю». Во время казни, объятый пламенем, он успел крикнуть палачам: «Сжечь — не значит опровергнуть. Грядущие века меня поймут и оценят!»

Джордано Бруно оставил несколько памфлетов и ряд философских произведений, напечатанных во времена его бурной скитальческой жизни. Все они остры и попадают прямо в цель. Это грозное оружие против аристотелевской схоластики, антропоцентризма и геоцентризма. Это гимн учению Коперника. Особенно четко свои мысли Бруно выразил в книге «О бесконечности, вселенной и мирах», которая стоит в одном ряду с книгой Коперника «О вращении небесных сфер» и, так же как и она, составляет целую эпоху научного прогресса.

Прошло почти 300 лет. На том месте, где сожгли философа-коперниканца, далекие потомки воздвигли памятник. На нем имеется надпись:

«9 июня 1889 года

Бруно

век, им предсказанный,

там, где костер пылал».

Бруно сожгли, но его идеи остались жить в веках. Они бессмертны. Учение Бруно стало знаменем борьбы передового естествознания и сыграло огромную роль в распространении и развитии идей материализма и атеизма.

 

Галилео Галилей (1564 — 1642)

В начале XVII века появились телескопы. Первый из ученых, применивший их для наблюдения небесных светил, был Галилео Галилей. Производство зрительных труб тогда еще не было налажено, поэтому Галилею приходилось изготовлять их самому. Первая труба Галилея увеличивала наблюдаемый объект всего в три раза. Путем дальнейшего усовершенствования ученый добился, что его труба стала давать тринадцатикратное увеличение (современные телескопы увеличивают в тысячи раз). Но и это небольшое увеличение сыграло огромную роль в развитии наблюдательной астрономии.

Замечательные открытия Галилея, сделанные при помощи изобретенного им телескопа, подтвердили основную идею Коперника о вращении Земли и обращении ее вокруг Солнца, а также идею Джордано Бруно о бесконечной множественности миров. Произведя свои телескопические наблюдения, Галилей открыл, что Луна имеет специфический рельеф, на ней есть горы, долины, равнины, что Венера светит отраженным светом Солнца, о чем говорят изменения формы ее видимой части (фазы Венеры), что вокруг Юпитера обращаются четыре спутника аналогично Луне — спутнику Земли, что Млечный Путь является огромным скоплением звезд, неразличимых невооруженным глазом, что звезды — это тела, подобные Солнцу, причем Солнце является одной из бесчисленных звезд. Кроме того, он открыл солнечные пятна и по их перемещению — вращательное движение Солнца.

Эти открытия вызвали негодование со стороны богословов, которые, по словам Галилея, об истине судили только по библейским текстам и, несмотря на многократные приглашения ученого, не хотели взглянуть ни на планеты, ни на Луну, ни даже на телескоп.

Как и Джордано Бруно, Галилей жестоко преследовался католической церковью. Он дважды привлекался к суду «святой инквизиции». Первый раз — за опубликование своих знаменитых телескопических открытий, которые подтвердили правильность воззрений Коперника о вращении Земли вокруг своей оси и обращении ее вокруг Солнца. Второй раз Галилея привлекли к суду в связи с выходом в свет его большого труда «Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой», в котором гениальный ученый, сравнивая геоцентрическую и гелиоцентрическую системы мира, показал абсолютное превосходство второй над первой.

Путем подлога и вымогательств инквизиция добилась от Галилея формального отречения от своих взглядов и организовала постыдное «раскаяние» его. Чтобы избежать судьбы Джордано Бруно, семидесятилетний старец вынужден был, стоя на коленях в рубашке кающегося грешника и держа перед собой «святое» евангелие, «отречься» от приверженности системе Коперника и все свои исследования в ее пользу объявить ложными и несовместимыми со «святым» писанием и религиозными догматами.

Копию приговора и «отречения» Галилея инквизиция постаралась немедленно разослать всем научным обществам, университетам и монастырям с требованием широко оповестить об этом городское и сельское население. Но народ не верил в искренность отречения Галилея и создал легенду, будто бы он на суде после церемонии, топнув ногой, упрямо произнес: «А все-таки Земля вертится!» В этом красивом вымысле народ как нельзя лучше выразил свою симпатию к великому ученому и ненависть к его преследователям и мучителям.

Совершенно ясно, что Галилей пошел на мнимое отречение от своих научных взглядов исключительно по принуждению, чтобы избежать преследования со стороны инквизиции и сохранить свою жизнь. Однако и после отречения Галилей не избежал преследований и все время находился под надзором инквизиции, оставаясь ее вечным узником.

…Галилео Галилей родился в семье небогатого дворянина по имени Винченцо. Отец промышлял торговлей сукном и давал уроки музыки. Детство свое Галилей провел в итальянском городе Пизе, который в то время был большим портовым городом Тосканского государства. Одиннадцати лет его отдали учиться в монастырь святого Бенедикта. Там он изучил «семь свободных искусств», куда входила и математика. Когда Галилею исполнилось 15 лет, отец взял его из монастырской школы и стал учить у себя дома. Предметами домашнего обучения были музыка, литература и живопись. Отец передавал свои знания не без успеха. Галилей с жадностью усваивал преподаваемые дисциплины и, как утверждают его биографы, был бы хорошим художником, если бы этому делу отдался целиком. Но отец хотел, чтобы сын стал врачом, и, когда Галилео исполнилось 16 лет, его устраивают в Пизанский университет. Однако получилось так, что студент охладел к медицине и увлекся геометрией и практической механикой, которыми занимался самостоятельно. Он пристрастился к трудам Архимеда, которые читал в латинских переводах.

Через четыре года Галилей из-за недостатка средств вынужден был покинуть Пизанский университет. Он вернулся в дом отца, который тогда проживал во Флоренции. Здесь он познакомился с математиком Риччи, преподавателем Флорентийской художественной академии, который оказал на него большое влияние. В частности, по указанию Риччи Галилей в совершенстве усвоил «Начала» Евклида, о которых раньше имел смутное представление.

22 лет Галилей написал первую свою научную работу «Маленькие гидростатические весы». В 1589 году, когда Галилею исполнилось 25 лет, он назначается профессором математики в Пизанский университет, где когда-то учился сам. Хотя профессорское жалованье было небольшое, но и ему радовался Галилей, так как дела отца шли плохо, и жить на иждивении старика стало невыносимо. В университете ему вменялось в обязанность читать курс элементарной геометрии и разъяснять («комментировать») студентам вершину древнегреческой геометрической мудрости — «Начала» Евклида, а также вести занятия по астрономии в рамках геоцентрической системы Птолемея.

В Пизанском университете Галилей производит первые астрономические наблюдения и изучает законы движения свободно падающих тел. Для изучения законов падения Галилей использовал знаменитую пизанскую «падающую башню» (высота — около 55 м, отклонение от вертикали — 4,3 м), с вершины которой бросал к подножию различные тела.

Происки и козни реакционных преподавателей скоро сказались на судьбе молодого профессора. Им было не по нутру свободное толкование Галилеем идей Аристотеля, которого они считали непогрешимым.

Но, как говорят, нет худа без добра. В это время ученый получает лестное приглашение в Падуанский университет, который пользовался тогда славой далеко за пределами Италии (в этом университете училось много иностранных студентов).

В Падуе Галилей читал курс астрономии и писал учебное руководство по этому предмету. Уже тогда он был коперниканцем. Но для маскировки на лекциях придерживался официальных воззрений Птолемея-Аристотеля.

18-летний падуанский период Галилей считал самой счастливой порой своей жизни. В это время он написал «Трактат по механике», «Руководство к познанию сферы», «Обращение с геометрическим военным циркулем» и т. д.

Вторую половину жизни Галилей отдает главным образом астрономическим исследованиям и пропаганде гелиоцентрического учения Коперника и Джордано Бруно. Основными работами этого периода являются «Звездный вестник» (1610), «О солнечных пятнах» (1613), наконец, трактат, который явился манифестом воинствующего коперниканства — «Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой» (1632).

Погребен Галилей по его завещанию во Флоренции. Его могила находится рядом с могилами гениальных сынов Италии, титанами Возрождения — Микеланджело и Данте.

 

Иоганн Кеплер (1571 — 1630)

Иоганн Кеплер родился в Вюртемберге (Германия) в семье бедных родителей. Учиться Иоганн пошел шести лет и обнаружил блестящие способности. Быстро научился считать, читать и писать. Для продолжения учебы родители отдали его в духовное училище при Маульбрунском монастыре. Здесь он тоже проявил себя как одаренный мальчик. Когда Кеплеру исполнилось 18 лет, его как подающего «особые надежды» переводят в Тюбингенскую семинарию. Через два года он получает звание учителя и поступает учиться в Тюбингенскую академию. В этой академии Кеплер увлекается астрономией, знакомится с профессором астрономии Местлином (1550–1631), который, приблизив его к себе, знакомит с учением Коперника. И Кеплер становится убежденным коперниканцем.

В 22 года Кеплер блестяще оканчивает академию и начинает работать профессором математики и морали в коллегии (гимназии) города Граце. Там он читает лекции не только по математике, но и по астрономии.

Не прошло и года, как молодой профессор составил свой календарь с предсказаниями погоды и как дань эпохе — гороскоп с астрологическими предсказаниями будущих событий.

Когда Кеплеру исполнилось 26 лет, он публикует книгу с длинным названием: «Предвестник космографических сочинений, содержащий космографическую тайну об удивительном соотношении пропорциональности небесных кругов, о причине числа небес, их величинах, о периодических их движениях, общих и частных, — объясненную из пяти правильных геометрических тел». В ней молодой ученый предпринял попытку объяснить структуру мира исходя из геометрических соображений. При этом он положил в основу, как это делали древние ученые, «космические тела»: куб, тетраэдр, октаэдр, додекаэдр и икосаэдр. Эта геометрическая структурная схема Кеплера получила одобрение современников, в том числе Тихо Браге и Галилея.

Из-за формальной принадлежности к лютеранству Кеплер должен был бежать из Граца, так как 17 сентября 1598 года всем «еретикам» было предписано под страхом смерти покинуть город.

В 1600 году, в год казни Джордано Бруно, Кеплер приезжает в Прагу и устраивается на работу к Тихо Браге, известному в то время астроному. Последний обещал Кеплеру выхлопотать для него звание «императорского математика» и приличное жалованье. Но все обещания, к сожалению, повисли в воздухе. По этому поводу Кеплер писал: «Здесь (в Праге) нет ничего верного… Содержание обещано блестящее, но казна пуста, и жалованья не дают».

Через год Тихо Браге умер. Все рукописи этого ученого, как указывалось выше, были переданы Кеплеру. Используя материалы Тихо Браге и свои собственные девятилетние наблюдения над Марсом, Кеплер пишет трактат, в котором гелиоцентрическая астрономия получила новое научное освещение и обоснование. Этот трактат был издан в 1609 году под названием «Новая астрономия, причинно обоснованная или небесная физика, изложенная с комментариями на движения планеты Марс по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге».

Работа потребовала много бессонных ночей и кропотливых вычислений, от которых, по выражению самого Кеплера, он «чуть не сошел с ума». В своем исследовании он делает гениальное открытие, согласно которому орбитой Марса служит не круг, а эллипс, причем характерно, что Солнце находится в одном из фокусов этого эллипса. Здесь же были сформулированы два закона планетарных движений, которые позднее стали называться первым и вторым законами Кеплера.

Наступил 1611 год. Он принес много огорчений Кеплеру. Прага, где со своей семьей жил ученый, стала ареной военных действий. В довершение всех несчастий разразилась эпидемия оспы. Ею заболели три сына Кеплера, из которых старший умер. Вскоре умерла и жена. Жалованье Кеплеру не выплачивали. Чтобы не умереть с голоду, оставалось одно — покинуть Прагу и искать средства к существованию. Выбор пал на австрийский город Линц, где ученому обещали место учителя гимназии.

Но здесь, в Линце, Кеплера ждала другая неприятность. Мать ученого, Екатерину, обвинили в колдовстве и посадили в Штутгартскую тюрьму. Ей грозила смерть на костре. Только вмешательство сына-астронома и его слава отвели руку палача от несчастной женщины. Процесс над Екатериной Кеплер длился пять лет. За отсутствием улик ее оправдали. После тюрьмы и всего, что было на суде, она прожила лишь два года и умерла. Этот процесс повредил ученому. Над ним стали издеваться, его стали травить.

Безденежье и беспросветная нужда, а также враждебное отношение к нему заставили Кеплера покинуть Линц и скитаться по городам Германии. Он жил на случайные заработки. В это время великий ученый не гнушался даже составлением ненавистных ему гороскопов для высокопоставленных лиц.

В 1621 году Кеплер получил весьма выгодное и почетное приглашение в Падуанский университет, но решительно отверг это предложение, заявив: «Я привык везде и всегда говорить правду, а потому не желаю взойти на костер, подобно Джордано Бруно».

Можно только удивляться мужеству и терпению Кеплера. В этот невыносимо тяжелый для него период жизни у него хватило духа написать два великолепных трактата: «Гармония мира» (1619) и «Сокращение коперниковой астрономии» (1618 — первые четыре части и 1620 — остальные три). В трактате «Гармония мира» впервые в истории науки дается третий закон планетных движений, который известен нам как третий закон Кеплера. Этот закон гласит, что квадраты времен обращения планет вокруг Солнца пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца.

В 1627 году Кеплер издает «Рудольфовы таблицы всей астрономической науки, начатые впервые Тихо Браге, продолженные и доведенные до конца Иоганном Кеплером». Роль этих таблиц как вычислительной базы гелиоцентрической системы Коперника трудно переоценить. Ими пользовались астрономы более полутора веков.

Кроме работ по астрономии, Кеплер написал трактат по физике «Диоптрика», посвященный геометрической оптике, и трактат по математике «Новая стереометрия винных бочек», в котором заложил основу анализа бесконечно малых, нашедшего позднее завершение в трудах Лейбница и Ньютона. В 1624 году Кеплер вместе с Бюрги издал «Таблицу тысячи логарифмов».

Кеплер живо интересовался литературой. В последние годы жизни он даже написал полунаучный-полуфантастический роман о «лунной астрономии» под названием «Сон», изданный после смерти ученого его сыном.

Кеплер умер в большой нужде на 59-м году жизни. В истории астрономии Кеплер занял видное место, снискав почетный титул «законодателя неба». Недаром католическая церковь подвергла его гонениям, стремясь с корнем вырвать распространяемое им «безбожное» учение. Ватикан поторопился сразу же занести астрономические сочинения Кеплера в список запрещенных книг.

Высокую оценку Кеплеру дали основоположники научного коммунизма К. Маркс и Ф. Энгельс. Рассматривая великие достижения первого периода нового естествознания, Энгельс в «Диалектике природы» связывает эти достижения с замечательными открытиями ученых, среди которых на первое место ставит имя Кеплера. А Маркс на вопрос знаменитой анкеты «Ваш любимый герой?» без колебаний ответил: «Спартак и Кеплер». Более высокую оценку Кеплеру трудно придумать.

 

Джованни Доменико Кассини (1625–1712)

Так уж получилось, что в роду Кассини увлечение астрономией передавалось по наследству. Основатель «династии» астрономов Джованни Доменико Кассини — виднейший астроном, первый директор Парижской обсерватории — беспредельную любовь к науке передал сыну Жаку Кассини, который тоже был замечательным астрономом и геодезистом. От Жака эстафету принял его сын Франциск, и так до четвертого поколения. Любопытно, что все Кассини — дед, сын, внук, правнук и сын правнука, являясь астрономами-наблюдателями, были членами Парижской академии наук и наследовали друг от друга пост директора Парижской обсерватории.

Мы здесь расскажем о замечательных открытиях родоначальника «династии» Джованни Доменико Кассини.

В 1665 году он обнаружил вращение Юпитера, а через год — вращение Марса. В результате тщательных наблюдений в течение 13 лет Кассини открыл четыре новых спутника Сатурна (Япет, Рея, Диона, Феба) и в 1675 году обнаружил, что между первым и вторым (средним) кольцами Сатурна существует промежуток, вошедший в историю астрономии под названием «щель Кассини» или «деление Кассини». В течение 5 лет ученый вместе со своим сотрудником Фасью провел наблюдение зодиакального света, природа которого в достаточной степени не изучена до настоявшего времени. Известно, что зодиакальный свет в X веке наблюдал Бируни, описание этого света в Европе относится к концу первой половины XVII века. Явление зодиакального света весьма сложно и обусловливается различными причинами. В настоящее время оно изучается советскими учеными во главе с академиком В. Г. Фесенковым.

Джованни Кассини сформулировал три приближенных закона относительно Луны.

Первый закон. Время оборота Луны вокруг оси равно времени оборота вокруг Земли.

Второй закон. Наклон лунного экватора к эклиптике всегда составляет 1°32′.

Третий закон. Три плоскости — лунного экватора, лунной орбиты и эклиптики, перенесенные в центр Земли, пересекаются по одной прямой, причем плоскость эклиптики проходит между плоскостями лунного экватора и лунной орбиты.

Известно, что совпадение периодов вращения Луны вокруг своей оси и обращения ее вокруг Земли ведет к тому, что Луна всегда повернута к Земле одной стороной. Противоположная сторона лунного шара нам полностью не видна. Только иногда вследствие так называемой либрации Луны, сущность которой заключается в том, что Луна, наблюдаемая с Земли, кажется вращающейся вокруг своей оси неравномерно, как бы покачивающейся немного относительно своего среднего положения, область наблюдения увеличивается до 60 % поверхности лунного шара. Заслуга Джованни Кассини заключается в том, что он весьма основательно исследовал все три вида оптической лунной либрации (либрация по долготе, по широте, параллактическая).

В результате многолетних наблюдений Солнца Джованни Кассини составил довольно точные солнечные таблицы и в 1673 году дал описание этого светила. Ученый интересовался также величиной солнечного параллакса, т. е. величиной угла, под которым с Солнца виден экваториальный радиус Земли. С помощью вычисленного параллакса Кассини определил расстояние от Земли до Солнца. По его расчетам это расстояние равно 140 миллионам километров (по современным данным, 150 миллионов километров).

Много времени Джованни Кассини уделял составлению и уточнению астрономических таблиц. Так, в 1693 году он издал новые таблицы спутников Юпитера и атмосферной рефракции (вследствие астрономической рефракции небесные светила наблюдаются с Земли выше их действительного положения, в результате чего они в течение некоторого времени видны над горизонтом до их восхода или уже после захода).

Ко всему, что говорилось выше, надо добавить, что ученый организовал и провел многочисленные геодезические измерения на территории Франции.

Имя Джованни Кассини известно и математикам. Он впервые в истории математики рассмотрел плоскую кривую, являющуюся геометрическим местом точек, произведение расстояний которых от данных двух точек есть величина постоянная. Эту кривую ученый открыл в связи со своими астрономическими исследованиями. В его память она названа «овал Кассини».

В заключение заметим, что Джованни Кассини по ряду важнейших вопросов астрономии придерживался явно ошибочных взглядов, которые никак не согласуются с его замечательными открытиями. Так, спустя сто лет после открытия законов Кеплера, когда система Коперника получила всеобщее признание, Кассини решительно отвергал гелиоцентрическое учение коперниканцев. Еще более удивительно, что он не признавал всемирного тяготения, открытого Ньютоном. Отрицая теорию тяготения, ученый пришел к неверному выводу о вытянутости Земли по оси вращения.

Однако эти ошибки не могут умалить значения трудов неутомимого труженика Джованни Кассини, оставившего благодаря своим замечательным открытиям глубокий след в науке.

 

Христиан Гюйгенс (1629–1695)

Еще в глубокой древности люди научились приближенно измерять время. В их распоряжении были солнечные, водяные и песочные часы. С ростом науки и техники появилась потребность в точном измерении времени, а для этой цели стали нужны более усовершенствованные часы. Необходимость в точных часах особенно обнаружилась в астрономии и мореплавании. Так, например, для определения местонахождения корабля в открытом море надо вычислить широту и долготу той точки, в которой корабль находится, а для этого необходимо знать местное время и время нулевого меридиана. Вот тут-то и нужны точные часы. По словам К. Маркса, «часы — это первый автомат, употребленный для практических целей. На их основе развилась вся теория производства равномерного движения».

Изобрел современные механические часы с маятником голландский ученый Христиан Гюйгенс. Тогда ему было всего 28 лет. Чтобы добиться равномерного перемещения стрелок часов, Гюйгенс создал так называемый «спуск», который под действием силы завода помогает маятнику равномерно колебаться. Спустя короткое время молодой ученый сделал еще одно замечательное открытие: предложил такую систему для измерения времени, в основе которой лежит конический маятник.

Но имя ученого связано не только с открытием маятниковых часов. Он был великим астрономом и занимался астрономией в течение всей жизни. Не удивительно, что именно Гюйгенс изобрел телескоп особой системы. Он много трудился над тем, чтобы увеличить светосилу астрономических труб и устранить сферическую и хроматическую аберрации, из-за чего изображение получалось нечетким и окруженным цветной радужной каймой.

С помощью своего телескопа Гюйгенс 25 марта 1655 года открыл спутник планеты Сатурн — Титан и определил период его обращения вокруг Сатурна. По подсчетам ученого, этот период равняется 15 суткам 22 часам. Свое открытие Гюйгенс опубликовал в 1656 году в работе «Наблюдение Луны Сатурна».

Работая над усовершенствованием телескопа своей системы, Гюйгенс добился 100-кратного увеличения. При помощи этого телескопа он открыл кольцо Сатурна и исследовал его. Кольцо оказалось плоским, оно нигде не прилегало к планете, причем имело некоторый наклон к эклиптике. Свои наблюдения над планетой Сатурн и ее кольцом Гюйгенс опубликовал в 1659 году в классической работе «Система Сатурна».

В ней же он дал первое описание туманности в созвездии Ориона и сообщил о полюсах на поверхности Юпитера и Марса. И если инструментальная наблюдательная астрономия во второй половине XVII века имела крупные успехи, то этим она обязана в первую очередь астрономическим исследованиям Христиана Гюйгенса.

Гюйгенс был энтузиастом по шлифовке объективов с большим фокусным расстоянием. Будучи пожилым человеком, он в течение нескольких лет шлифовал объективы с фокусным расстоянием в 37, 54 и 63 м. Затем он сконструировал окуляр, носящий его имя, который представлял собой оптическую систему, состоящую из двух плоско-выпуклых линз, разделенных значительным воздушным промежутком. Ученый много поработал и над созданием планетарной машины, которая явилась прообразом современного планетария.

Гюйгенс был убежденным коперниканцем. В своей последней книге «Космотеорос» («Созерцатель мира»), опубликованной через три года после смерти автора, Гюйгенс пропагандировал систему Коперника и идеи Джордано Бруно о множественности миров и их обитаемости. «Космотеорос» в 1717 году по указу Петра I был переведен на русский язык под названием «Книга мирозрения или мнение о небесно-земных глобусах и украшениях».

Об авторитете Гюйгенса как астронома можно судить по словам великого французского ученого Пьера Ферма (1601–1665). Когда последнему задали вопрос, какого мнения он о системе Сатурна, созданной Гюйгенсом, ученый ответил, что, не читая работ Гюйгенса по этому вопросу, можно заранее сказать о совершенстве этой системы, так как порукой тому служат все другие прекрасные произведения этого автора.

Родился Гюйгенс в Гааге. Его отец принадлежал к высшему дворянскому сословию и активно участвовал в политической жизни страны. Уже в раннем детстве Христиан поражал родных своим необыкновенным дарованием. К восьми годам мальчик изучил латинский язык, постиг арифметику pi законы пения. В девять лет Христиан увлекся астрономией и географией. В десять будущий ученый научился играть на скрипке и много времени уделял латинскому стихосложению. Одиннадцати лет он овладел игрой на лютне — струнном инструменте восточного происхождения, получившем в средние века широкое распространение в Европе. А когда будущему астроному и математику исполнилось двенадцать лет, он усвоил основные правила логики и успешно применял их в своих рассуждениях и доказательствах.

Первоначальное образование Христиан получил дома под руководством своего отца. Когда же отец участвовал в длительных военных походах, то воспитание сына поручалось двум учителям — профессору Миркинию и Генриху Бруно. Оба учителя были в восторге от успехов Христиана. В одном из писем к отцу Бруно называет Христиана «чудом среди мальчиков».

После домашнего изучения греческого, французского и итальянского языков Христиан перешел к занятиям по механике, ставшей вместе с астрономией одним из любимейших его предметов. Занимаясь механикой, Христиан находил время для конструирования различных машин и механизмов. В частности, для личного пользования он смастерил токарный станок, на котором изготовлял мудреные модели будущих машин.

Последние два года до поступления в Лейденский университет Христиан с увлечением занимался математикой по программе и учебному руководству, специально составленному для него профессором инженерной школы при Лейденском университете Франциском Схоутеном (1616–1661), автором «Трактата о конических сечениях» и нескольких книг «Математических упражнений».

Студентом Лейденского университета Гюйгенс стал, когда ему исполнилось шестнадцать лет. В университете он изучает юридические науки и математику. Ему доставляло истинное наслаждение знакомиться с трудами Архимеда, Аполлония и Декарта. Параллельно он внимательно изучил труды Птолемея, Коперника, а также механику Стевина.

Уже в студенческие годы Христиан занимается научными исследованиями. В частности, он доказывает, что фигурой равновесия материальной нити, свободно подвешенной между двумя точками, является не парабола, как неверно утверждал Стевин, а так называемая цепная линия. О самостоятельных работах ученого с похвалой отзывался непререкаемый авторитет в области математики — Рене Декарт. Он писал Схоутену, что Гюйгенс со временем станет выдающимся ученым.

Гюйгенс подарил человечеству ряд замечательных научных открытий и изобретений. В области математики, развивая идеи Архимеда, Гюйгенс предложил более эффективный метод для приближенного вычисления числа π (отношение длины окружности к длине диаметра). В двадцать восемь лет он дал миру одно из первых исследований по теории вероятностей. Его трактат носит название «О расчете при игре в кости». Вместе с физиком Робертом Гуком Гюйгенс установил постоянные точки термометра — точку таяния льда и точку кипения воды.

За пять лет до смерти ученый выпускает «Трактат о свете», в котором излагается его волновая теория. Свет, по мнению Гюйгенса, представляет движение некоторой материи. В приложении к «Трактату о свете» Гюйгенс близко подошел к открытию закона всемирного тяготения, который позднее в отчетливой форме сформулировал и обосновал Исаак Ньютон.

Гюйгенс любил путешествовать. Он посетил Лондон и Париж. В том и другом городе ученый общался с выдающимися астрономами и математиками и вместе с ними содействовал организации Парижской академии наук и Лондонского королевского общества. Он был первым иностранным членом Лондонского королевского общества и первым председателем Парижской академии наук.

Лейбниц с гордостью считал себя учеником Гюйгенса и сделал все возможное, чтобы физико-математические и астрономические открытия учителя были достоянием ученых. В частности, с работами Гюйгенса он познакомил Эйлера и братьев Бернулли (Даниила и Николая), работавших в Петербурге.

 

Исаак Ньютон (1643–1727)

Значение Исаака Ньютона в области астрономии трудно переоценить. Он явился создателем оптической лаборатории, в которой весьма успешно работал над усовершенствованием стеклянных объективов без сферической и хроматической аберрации. В 25 лет ученый изобрел отражательный телескоп (рефлектор), в котором вместо линзы употребил вогнутое сферическое зеркало, не обладающее, как известно, сферической аберрацией. В 1671 году Ньютон направил свой отражательный телескоп в Лондонское королевское общество. Ученые высоко оценили этот телескоп. Рефлекторы системы Ньютона пользовались большой славой и в усовершенствованном виде применялись астрономами в их научной работе.

Но величайшей заслугой Ньютона перед наукой является то, что он сформулировал основные законы классической механики и открыл закон всемирного тяготения.

Три основных закона механики вошли теперь во все учебники. Эти законы положены в основу всей механики и стали исходными для решения весьма широкого круга задач.

Закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном, формулируется так: всякие два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. На языке математики это можно записать так:

где F — сила притяжения, М1 и М2 — массы двух тел, k — коэффициент пропорциональности, который находится опытным путем, d — расстояние между телами.

Ньютон доказал, что его закон всемирного тяготения носит универсальный характер и что движение небесных тел происходит строго по закону всемирного тяготения.

Существует легенда, что поводом для размышления о всеобщем законе тяготения явилось упавшее с дерева яблоко. Долгое время любопытным экскурсантам даже показывали дерево возле дома ученого, с которого якобы свалилось замечательное яблоко. Байрон в своем «Дон Жуане» об этом повествует так:

Астрономические открытия Ньютона нанесли сокрушительный удар по авторитету церкви и обнаружили полную несостоятельность религиозных догматов. Сам же Ньютон, оставаясь человеком своей эпохи, был верующим. Уподобляя Вселенную большому часовому механизму, он пришел к неправильному выводу, что этот «механизм» раз и навсегда когда-то «завел» бог, он же, по Ньютону, дал «первый толчок», и только после этого все небесные тела пришли в вечное движение. Великий ученый не дошел до диалектико-материалистического понимания природы, но и это можно объяснить временем, в которое он жил. И все же триумфом механики Ньютона с его универсальным законом всемирного тяготения явился тот факт, что с помощью ее ученые стали открывать новые планеты и составлять «расписание» движения небесных тел.

Ньютон был не только астрономом, но и крупнейшим физиком и математиком. Труды его в этом направлении, как и труды по астрономии, составили целую эпоху в истории науки.

В области физики Ньютон в 1666 году обнаружил, что белый свет состоит из лучей различной преломляемости. Ученый предложил специальную установку для изучения зависимости интерференционных цветов от толщины пластинки (кольца Ньютона). Впервые среди физиков он измерил длину световой волны, начал изучение дифракции света и поляризации светового пучка при двойном преломлении. В 1675 году Ньютон выдвинул синтетическую корпускулярно-волновую гипотезу света. Он же сконструировал один из первых термометров с льняным маслом. Кроме того, Ньютон открыл закон охлаждения нагретого тела и закон сопротивления тела в вязкой жидкости.

В области математики, независимо от немецкого математика и философа Лейбница (1646–1716), Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисление, на котором, можно сказать, строится почти все современное естествознание. Метод флюксий (дифференциальное исчисление) вырос у Ньютона из нужд механики. Этот метод был необходим ему как универсальный инструмент для исследования механических явлений. В своих исследованиях ученый показал, что дифференцирование и интегрирование являются взаимно обратными операциями. Ему же принадлежат фундаментальные открытия в теории бесконечных рядов, в алгебре, аналитической и проективной геометрии. Он предложил свой метод численного решения алгебраических уравнений, известный в настоящее время под названием «метод Ньютона» или «метод касательных». Замечательный ученый открыл интерполяционную формулу, которая дает явное выражение единственного многочлена n-й степени, принимающего заданные значения в n+1 точках.

…Родился Исаак Ньютон в семье небогатого фермера в небольшом местечке Вулсторп, недалеко от Кембриджа. Он был слабым ребенком. Отец умер еще до его рождения. Матери выпала тяжелая доля: во что бы то ни стало сохранить жизнь ребенка и дать ему надлежащее воспитание. Мать мечтала сделать из сына фермера, так как, по ее мнению, всякая другая профессия для него не годилась. Она полагала, что деревенский воздух, игры и забавы благотворно скажутся на здоровье сына, и не ошиблась. Получив в детстве хорошую физическую закалку. Ньютон прожил до глубокой старости (умер 84 лет). Он не знал очков, и за всю жизнь у него не выпало ни одного зуба. Умер он от каменной болезни, приступы которой обнаружил за три недели до смерти.

Когда мальчику исполнилось 12 лет, мать определила его в городскую школу в Грантеме. В школе Ньютон отличался молчаливостью, старался уединяться. Наедине мальчик любил мечтать и что-нибудь мастерить. Так, в школьные годы, дав волю своей фантазии, он сделал ветряную мельницу и самокат.

Семнадцатилетним юношей Ньютон поступил в Тринити-колледж — один из колледжей Кембриджского университета. Окончив университет, он получает степень бакалавра. Прошло еще три года, и молодой ученый удостаивается степени магистра.

Уже в студенческие годы Ньютон зарекомендовал себя как пытливый и настойчивый исследователь. В университете он доказал теорему о биноме для любого действительного показателя. С тех пор формула бинома стала называться «биномом Ньютона». Тогда же он вплотную подошел к проблеме всемирного тяготения. Позднее этой проблеме он посвятил огромный трактат «Математические начала натуральной философии». Этот труд прославил автора на весь мир и снискал ему славу «великого из великих».

26 лет от роду Ньютон унаследовал от своего учителя Исаака Барроу физико-математическую кафедру Кембриджского университета, которой он ведал более тридцати лет. Спустя четыре года он избирается членом Лондонского королевского общества. Позднее он стал его президентом.

Когда Ньютону исполнилось 53 года, он был назначен смотрителем, а затем директором Монетного двора. Здесь он осуществил большое финансовое мероприятие, которое заключалось в замене старых монет новыми. Для этой цели в течение двух лет Ньютон перечеканил всю монету в Англии, чем положил конец злоупотреблениям со старой монетой. Если раньше чеканка производилась вручную и отделка монет зависела от руки и глаза работника, то Ньютон для перечеканки применил машину, выпускавшую монеты круглыми с надписью на ободе, что почти исключало возможность всякой подделки.

Для полноты картины следует отметить, что Ньютон не чуждался и общественной деятельности. В 45 лет как представитель Кембриджского университета он избирается в члены парламента. Многие биографы считают, что роль Ньютона в парламенте была более чем скромной. Свое мнение они подкрепляют тем, что Ньютон упорно молчал на всех заседаниях парламента, за все время он произнес только одну «речь» в Палате общин. «Речь» состояла всего из трех слов, обращенных к служителю: «Закройте окно — дует!» Однако внимательное изучение деятельности Ньютона как члена парламента показывает, что прославленный ученый не был балластом в этом учреждении, а проводил большую работу по установлению контактов между университетом и правительством, о чем свидетельствует сохранившаяся переписка.

Несмотря на большую популярность, Ньютон был удивительно скромным человеком. Известно его высказывание: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов». О себе он говорил так: «Не знаю, каким я кажусь людям. Самому же себе я кажусь ребенком, который играет на берегу моря и радуется, когда ему удается отыскать гладкий камушек или красивую раковину не совсем обыкновенного вида, в то время как необозримый океан истин лежит передо мною неисследованным».

По описанию современников, Ньютон был среднего роста, весьма солидной полноты. Согласно традиции, он носил парик. У него были умные, живые глаза. По словам историка физики Н. А. Любимова, «никакая забава, никакое удовольствие не отвлекали Ньютона от занятий. Он всю жизнь не играл ни в какую игру. Самая любовь не имела над ним силы: он никогда не знал ни ее радостей, ни ее тревог. Впрочем, в юности он был неравнодушен к одной молодой девушке, но, увы! Эта первая и единственная любовь была так холодна, молодой ученый рассуждал так благоразумно о трудностях жить вдвоем при недостаточных средствах, что алгебра могла оставаться спокойной за своего поклонника». Так всю жизнь Ньютон и прожил холостым человеком, не знающим ни радостей, ни печали семейной жизни.

Погруженный в глубокие размышления, Ньютон часто не замечал окружающих и был весьма рассеян. Иногда по утрам, вставая с постели, он вдруг задумывался и в таком положении, как зачарованный, мог просидеть долгие часы, пока кто-нибудь не выводил его из этого состояния. Увлекшись работой, он совершенно забывал о еде.

Когда друзья спрашивали Ньютона, каким образом он пришел к своим великим открытиям, тот отвечал: «Непрерывным размышлением о них». При этом добавлял: «Я постоянно обращаю внимание на предмет моих изысканий и жду, пока дело начинает медленно разъясняться, мало-помалу, пока не станет вполне и всецело ясно».

Еще при жизни Ньютона весь мир преклонялся перед его гением. Он был почетным членом многих научных обществ и академий. Королева даровала ему титул рыцаря и возвела в дворянское звание.

В память о великом из великих ученых на стене комнаты, в которой родился Ньютон, укреплена мраморная доска с надписью:

Природа и ее законы были покрыты мраком;

И сказал бог: «Да будет Ньютон!»

И все стало светло.

Погребен Ньютон в английском национальном пантеоне в Вестминстерском аббатстве, месте упокоения великих людей страны. При погребении ему были оказаны почести, которые обычно воздавались только членам королевского дома. На могильном памятнике сделана по латыни надпись, в которой перечисляются заслуги усопшего. Надпись заканчивается словами: «Пусть смертные радуются тому, что в их среде жило такое украшение рода человеческого».

В Кембридже сооружен памятник Ньютону. На постаменте этого памятника высечены стихи Лукреция: «Разумом он превосходил род человеческий».

 

Иоганн Генрих Ламберт (1728–1777)

В созвездии ученых XVIII века яркой звездой блистал талант немецкого астронома Иоганна Генриха Ламберта (француза по происхождению). Ламберт прожил немного (он умер 49 лет от роду), но дал миру первоклассные исследования по математике, физике, астрономии и философии.

Родился Ламберт в городе Мюльгаузене (Эльзас) в семье бедного портного. Сын рано стал помогать отцу в его портняжном ремесле. Потом служил писцом, а еще позднее — воспитателем детей одного богатого графа. Всесторонние знания Ламберт приобрел исключительно самообразованием. Каждую минуту он старался использовать для пополнения умственного «багажа». Влюбленный в астрономию, он много занимался математикой, так как знал, что то и другое находится в тесной связи и взаимодействии.

Ламберт отличался удивительной трудоспособностью и настойчивостью. Он учился не от случая к случаю, а ежедневно, систематически, буквально не зная отдыха и покоя. Как никто другой, умел «стать на горло» житейским удовольствиям, умышленно обходил их и всего себя отдавал науке. В науке и только в ней он находил настоящее удовольствие и самое тонкое наслаждение. Удивительно меткую характеристику Ламберту дал историк естествознания Даннеман. Этот ученый писал: «Он (Ламберт) был равнодушен ко всему, что украшает жизнь и делает ее приятной. Голова его, не тревожимая никакими страстями, работала неутомимо, как могучая машина».

В итоге напряженного, титанического труда Ламберт превзошел, как говорят, самого себя и в 37 лет стал академиком Берлинской академии наук.

В области астрономии в 1761 году Ламберт опубликовал результаты исследований кометных орбит. Если Ньютон полагал, что большинство комет движется по параболе, то Ламберт пошел дальше английского ученого и считал, что не исключена возможность движения некоторых комет по гиперболе. Он даже предложил их расчетную формулу. И он же дал эмпирическую формулу, учитывающую особенности движения таких планет, как Юпитер и Сатурн. В трудах Ламберта впервые в науке встречается упоминание о двойных звездах. Многие его гипотезы подтвердились позже. Примером может служить догадка о существовании сверх-галактических систем, сверхплотных небесных тел.

Есть такая наука космология. Это наука о бесконечной Вселенной, рассматриваемой как одно целое. Вопросам космологии Ламберт посвятил специальный трактат «Космологические письма об устройстве мироздания», опубликованный в 1761 году и впоследствии переведенный на русский язык. Ламберт говорит в нем, что наша звездная система по конструкции напоминает солнечную планетарную систему. Млечный Путь он рассматривал как эклиптику звезд, по которой они движутся вокруг некоторого своего центра примерно так же, как Земля движется вокруг Солнца. Вселенная в целом имеет «иерархическое» строение. Звездный мир, который наблюдают астрономы, Ламберт подразделял на космические системы трех категорий. К первой он относил планеты со спутниками; ко второй — Солнце с планетами, а также всякую звезду с ее планетами; к третьей категории — наш Млечный Путь и почти все туманности, называемые Ламбертом «облачными звездами». Ученый утверждал, что существуют космические системы еще более высоких категорий. Например, он не сомневался, что имеется «Млечный Путь млечных путей», т. е. космическая система четвертого порядка. Космическая система, элементами которой являются космические системы четвертого порядка, будет уже космической системой пятого порядка и т. д. Однако он полагал, что космические системы четвертого, пятого и т. д. порядков трудно постижимы для человеческого ума, так как их никто еще не наблюдал. По мнению самого Ламберта, иерархическая лестница в строении Вселенной не простирается до бесконечности, хотя она и огромная, но структурно конечная. По этой причине существует центр Вселенной, который «один только пребывает в истинном и совершенном покое». Все космические системы (всех категорий) движутся вокруг их общего центра — центра Вселенной. Каждая космическая система четвертой, пятой и т. д. категорий имеет «центральное Солнце» или «сверхсолнце», вокруг которого она движется. С ростом категорий космической системы размер сверхсолнца, естественно, должен возрастать. В центре Вселенной расположено, таким образом, самое большое сверхсолнце. Ненаблюдаемость сверхсолнц Ламберт объяснял тем, что они могут быть темными и лишь отражать свет соседних звезд.

Ламберт допускал существование форм жизни в условиях, далеко отличных от наших, земных. Так, он полагал, что жизнь в тех или иных формах имеется и на некоторых планетах с их спутниками и даже на кометах.

Занимаясь математикой, ученый и в этой области дал много нового. Так, в 1766 году он доказал иррациональность числа π, много сделал по теории параллельных линий и вошел в историю науки как стихийный предшественник создателя неевклидовой геометрии Н. И. Лобачевского. Ламберт провел исследования по сферической тригонометрии и алгебраическим уравнениям, много внимания уделял гиперболическим функциям, получил ряд результатов по теории перспективы. В картографии изобрел несколько новых картографических проекций и дал основные принципы построения карт.

Как физик Ламберт работал в области фотометрии, рефракции света в атмосфере, гигрометрии и т. д. Это он установил закон зависимости изменения силы некоторых светящихся поверхностей от направления, в котором производится наблюдение (закон Ламберта).

Кроме того, Ламберт был и философом. Правда, его философские взгляды носят эклектический характер. В своих научных исследованиях он стихийно придерживался материалистических позиций. Вместе с тем Ламберт говорил, что, по его мнению, в природе заложена идея «разумной целесообразности».

 

Вильям Гершель (1738–1822)

Видимо, каждому из нас, наблюдавшему звездное небо и восторгавшемуся им, казалось, что звезд на небе мириады и сосчитать их невозможно. Однако нашелся человек, который при помощи больших телескопов обследовал каждый уголок неба и не только сосчитал звезды, но и составил их каталог. Имя этого ученого Вильям Гершель. Трудно поверить, чтобы один человек мог так много сделать для астрономии. Однако это так. Недаром современники Гершеля называли его «королем звездного неба».

Вильям Гершель родился в семье полкового музыканта в Ганновере. Отец, видимо, хотел воспитать из сына тоже музыканта. Он обучил Вильяма музыке и, когда последнему исполнилось 15 лет, устроил гобоистом в своем оркестре. Юноша любил музыку, и давалась она ему очень легко. Гершелю не составляло большого труда научиться играть на органе и скрипке и довести исполнение на этих инструментах почти до совершенства. Но в полковом оркестре он играл всего 4 года. Широкая натура не довольствовалась только одной профессией музыканта. Чтобы обрести полную свободу действий, не стесненную военной дисциплиной, он в 19 лет самовольно покидает полк и навсегда переезжает в Англию, приняв позднее британское подданство. В первые годы жизни в этой стране Гершель занимался музыкальной и композиторской деятельностью. В свободное время он самостоятельно изучил несколько языков. В это время Гершель с все большим увлечением занимается математикой и астрономией.

Любопытно, что увлечению астрономией помог случай. Еще в детстве Гершелю попалась в руки книга Смита «Система оптики». В ней автор талантливо излагал жизнь звездного неба. Под влиянием прочитанного Вильям загорелся желанием понаблюдать небесные явления и проверить факты, рассказанные в книге. На первых порах это было только увлечение. Главным делом оставалась музыка и только она. Но постепенно астрономия стала страстью, заполнившей всю жизнь ученого.

Не имея средств для покупки телескопа, Гершель решил этот инструмент изготовить собственноручно. Но надо было научиться шлифовать вогнутые металлические зеркала. Он быстро освоил шлифовальное дело и вместе с братом Александром и сестрой Каролиной (впоследствии крупным астрономом) построил свой первый рефлектор. Этот рефлектор имел зеркало диаметром 20 сантиметров и фокусное расстояние около 2 метров.

При помощи своего первого рефлектора Гершель осуществил наблюдение светлой туманности в созвездии Ориона. Тогда ему шел 36-й год. В это время астроном-самоучка стал уже искусным «звездочетом». Для него небосвод был великой книгой, буквами которой являлись звезды и туманности. Он умел читать эту «книгу», открывать новые ее «знаки» и делать смелые выводы. Много времени и сил он по-прежнему отдает шлифовке зеркал, постепенно увеличивая их диаметр до невиданных в то время размеров. Рабочий день Гершеля доходил до 16 часов в сутки, а то и больше. В конструировании телескопов-гигантов ученый далеко опередил современников и стал чуть ли не единственным специалистом в Европе по их изготовлению. В 49 лет он построил гигантский 40-футовый (более 12 метров) рефлектор с рабочим диаметром зеркала 122 сантиметра (вес зеркала 2 тонны), который давал увеличение в 7000 раз. Однако практически Гершель не мог использовать этот рефлектор из-за колоссальных атмосферных помех. Ученый применял его только в отдельных специальных случаях, например при наблюдении за двойными звездами.

Слава астронома пришла к Вильяму Гершелю не сразу. Ступенями к ней были мучительный труд, дьявольское терпение и всепоглощающая ежедневная кропотливая черновая работа астронома-наблюдателя. Он задался целью изучить строение Вселенной за пределами солнечной системы. Начиная с 1775 года ученый четырежды «обшарил» все уголки ночного звездного неба, с особой тщательностью «ощупывая» неизвестные небесные тела. Каждое такое обследование потребовало нескольких лет напряженной работы!

13 марта 1781 года в жизни Гершеля-астронома, стало знаменательной датой. В результате бесконечных поисков в глубинах ночного неба он «натолкнулся» на новое светило, которое принял за комету. Позднее выяснилось, что это была седьмая планета солнечной системы, получившая название Уран. Она отстоит от Солнца почти на 3 миллиарда километров и превышает объем Земли более чем в 60 раз.

Своим открытием Гершель вдвое раздвинул рамки солнечной системы и безмерно увеличил свой авторитет астронома. Весь мир заговорил о его открытии. Скоро последовали и почести. Гершеля награждают золотой медалью Лондонского королевского общества и избирают его членом. Оксфордский университет присуждает ему степень доктора, а король утверждает его в должности придворного астронома с пожизненной пенсией в 300 гиней. Слава первооткрывателя седьмой планеты дошла и до России. В 1789 году Гершель избирается почетным членом Петербургской академии наук.

Он мог бы теперь почивать на лаврах. Но не таков Гершель. Ученый с удвоенной энергией продолжает начатое дело. Жизнь коротка, а сделать надо очень много. Гершель торопится. Прежде всего он расстается с профессией музыканта, чтобы всего себя отдать исследованию великих тайн неба. А музыка? Музыка осталась увлечением, каким раньше была астрономия.

Чтобы открыть новое, надо еще и еще раз подумать об усовершенствовании телескопа. Необходимо с помощью какого-то приспособления уменьшить потерю света в рефлекторе и увеличить яркость изображения.

С этой целью Гершель изготавливает десятки рефлекторов. Однажды его осенила мысль наклонить слегка главное зеркало. Эффект получился замечательный. Во-первых, конструкция рефлектора сразу упростилась: стало возможным отбросить малое плоское зеркало. Во-вторых, осуществилось ожидаемое увеличение светосилы инструмента.

Заметим, что усовершенствование Гершеля не было новым. Еще в 1762 году рефлектор с таким устройством был изобретен и построен М. В. Ломоносовым. Но этого Гершель не знал. Поэтому, как это часто бывало в прошлом, из-за отсутствия информации ученому пришлось заново открывать то, что было открыто до него другими.

При помощи 6-метрового рефлектора своей конструкции Гершель в 1787 году открывает два спутника Урана — Оберон и Титаний. Затем он открывает два спутника Сатурна и устанавливает периодичность в изменении размеров полярных шапок на Марсе. Но все это «мелочи» по сравнению с теми грандиозными задачами, которые ставил перед собой беспокойный ученый. Его интересовала проблема строения Вселенной. Применяя статистические теоретико-вероятностные методы (звездную статистику), Гершель в 1783 году обнаружил давно предполагаемое движение нашей солнечной системы с довольно точным указанием направления этого движения (к созвездию Геркулеса). С помощью звездной статистики ученый пытался вывести заключение о форме и размерах нашей звездной системы и установить то, что находится за ее пределами.

Пытливый глаз астронома, вооруженный телескопами-гигантами, привел к открытию большого числа туманностей и звездных скоплений, а также свыше 800 двойных и кратных систем звезд. В 1822 году Гершель составил каталог (по счету третий) 145 двойных звезд (пары звезд, близких одна к другой в пространстве и обращающихся вокруг их общего центра).

Еще «отец греческой астрономии» Гиппарх связывал блеск звезды с ее величиной и на основе этого давал классификацию звезд по величине. Ясно, что эта классификация была чисто умозрительной и весьма субъективной, так как блеск звезды оценивался невооруженным глазом. Научную основу классификации звезд по их блеску впервые дал Гершель, который за 6 лет составил шесть каталогов блеска звезд. В общей сложности он измерил видимый блеск свыше 3000 звезд, причем установил, что некоторые звезды имеют переменный блеск.

Гершель один из первых вел наблюдение солнечного и звездного спектров. Помещая чувствительный термометр в разных частях видимого солнечного спектра и за его пределами, он открыл инфракрасные лучи (1800).

В науке Гершель придерживался материалистической концепции. Он считал, что мир материален и существует вне нашего сознания. Основой основ нашего мироздания является движение. Развитие в природе идет по спирали от более простого к более сложному. Гершель утверждал, что звезды «рождаются» в результате сгущения туманной материи, которая в разреженном состоянии в большом количестве находится в мировом пространстве.

В заключение отметим, что сын Гершеля — Джон (1792–1871) унаследовал профессию отца и стал знаменитым астрономом. При жизни отца он занимался в основном наблюдением и изучением двойных звезд. После смерти Вильяма Гершеля Джон продолжал его незавершенные работы, в частности его методом («промеров») исследовал отдельные участки звездного неба. В результате Гершель-сын открыл еще свыше 3000 двойных звезд, обнаружив у некоторых из них наличие медленных орбитальных движений. Он составил 11 каталогов двойных звезд и обширнейший каталог туманностей. Кроме того, Джон Гершель прославился как наблюдатель южного неба. Для этой цели ученый в течение четырех лет, начиная с 1833 года, находился в экспедиции на мысе Доброй Надежды. Результаты этих наблюдений он опубликовал в 1847 году.

 

Пьер Симон Лаплас (1749–1827)

Лаплас был гениальным астрономом. Знакомящегося с его биографией поражает необычная трудоспособность, постоянство интересов, упорство и целеустремленность в разрешении поставленных проблем. Лаплас обладал редким талантом математического подхода к явлениям природы, умением в сложных процессах выделить главное, поставить нужную проблему и решить ее оригинальными методами. Все эти качества помогли ему разработать небесную механику, которая является альфой и омегой теоретической астрономии. Небесная механика изложена в пятитомном «Трактате о небесной механике». В этом трактате Лаплас дает математическое объяснение движению тел солнечной системы, в основу которого положен закон всемирного тяготения Ньютона.

Труды Лапласа по небесной механике математически утвердили закон всемирного тяготения Ньютона. В этих трудах он дал свой новый способ вычисления орбит небесных тел, доказал устойчивость солнечной системы, пришел к заключению, что по законам устойчивости кольцо Сатурна не может быть сплошным, а сама планета сильно сжата у полюсов. Далее он доказал, что средняя скорость движения Луны зависит от эксцентриситета земной орбиты, которая в свою очередь меняется под действием притяжения планет. По «возмущениям» Луны ученый определил величину сжатия Земли у полюсов. Он создал теорию движения спутников Юпитера и один из первых разработал динамическую теорию приливов.

«Трактат о небесной механике» Лапласа еще при жизни автора стал классическим произведением и в течение более полустолетия был основным руководством по теоретической астрономии.

Небезынтересно отметить, что этот трактат не потерял своего значения и в наши дни. В настоящее время для многих астрономов «Трактат о небесной механике» служит настольной книгой и образцом научного подхода к решению проблем теоретической астрономии.

Наука о происхождении и развитии небесных тел и их систем носит название «космогония». Одной из задач этой науки является выяснение происхождения планет, планетных систем и закономерностей их развития. В частности, большой интерес представляло и представляет происхождение и развитие планет нашей солнечной системы. Научная космогония стала возможной после открытия закона всемирного тяготения Ньютона и основных законов механики.

Из чего и как возникла наша планетная солнечная система? Это интересовало многих ученых, в том числе и Лапласа. Он предложил оригинальную космогоническую гипотезу. Кратко ее суть заключается в следующем. В далеком прошлом нынешняя планетная солнечная система представляла вращающуюся раскаленную газовую туманность, которая по своим размерам превосходила планетную систему во много раз и имела сплюснутую форму. В результате известных законов механики сплюснутость газовой туманности возрастала, линейная скорость вращения на экваторе увеличивалась. От экватора туманности под действием центробежной силы стали отрываться слои вещества, образовавшие газовые кольца, вращающиеся вокруг основной туманности, от которой они оторвались. Каждое из колец под действием сил взаимного притяжения частиц преобразовалось в сферическое тело. Эти тела, образованные из вращающихся газовых колец, и стали планетами. В первоначальном состоянии планеты были раскаленными, а потом благодаря излучению тепла стали холодными. Что касается Солнца, то оно образовалось из центральной части раскаленной туманности, которая после отделения ряда колец подверглась некоторому сжатию и приняла нынешнюю форму. Аналогично Лаплас объяснял и образование спутников планет с той только разницей, что кольца отделялись не от будущего Солнца, а от будущих планет.

Лаплас не знал, что за 40 лет до него с аналогичной гипотезой выступал немецкий философ Иммануил Кант (1724–1804). Согласно гипотезе Канта, Солнце когда-то было окружено туманностью, состоявшей из хаотически движущихся вокруг Солнца частиц. Позднее в результате столкновения частиц их движение упорядочилось. Туманность стала вращаться вокруг Солнца. А еще позднее из этой вращающейся туманности возникли планеты.

В истории науки гипотеза Канта — Лапласа сыграла огромную роль. Почти сто лет она владела умами ученых. Это и понятно: гипотеза опиралась на известные законы механики и закон всемирного тяготения Ньютона, который не вызывал никаких сомнений.

Гипотеза Канта — Лапласа нанесла сокрушительный удар библейским представлениям о божественном сотворении Земли, Солнца, планет и звезд, о том, что Вселенная всегда пребывает в неизменном состоянии.

Свою космогоническую гипотезу Лаплас изложил в приложении к трактату «Изложение системы мира» (1796). Познакомившись с этим приложением, Наполеон I высказал Лапласу свое неудовольствие тем, что он не нашел в нем божественного первотолчка. Лаплас, будучи убежденным атеистом, ответил, что в своей теории о происхождении и движении солнечной системы он абсолютно не нуждается в гипотезе о существовании бога.

Позднее гипотеза Канта — Лапласа была подвергнута весьма серьезной критике и признана несостоятельной. Для нас она представляет лишь исторический интерес.

Лаплас знаменит не только исследованиями по астрономии, но и фундаментальными работами в области математики и физики. Так, в математике он предложил метод «каскадов» для решения дифференциальных уравнений в частных производных; ввел «преобразование Лапласа», переводящее функцию действительного переменного в функцию комплексного переменного; ввел понятие шаровой функции, имеющей разнообразные применения; доказал теорему о представлении определителей суммой произведений дополнительных миноров; создал целые главы по теории вероятностей.

В области физики, которой занимался совместно с Антуаном Лавуазье, он для изучения скрытой теплоты плавления изобрел ледяной калориметр. В теории капиллярности установил «закон Лапласа». Вывел формулу для определения скорости распространения звука в воздухе. Составил барометрическую формулу для вычисления изменения плотности воздуха как функции высоты над поверхностью Земли.

…Пьер Симон Лаплас родился в местечке Бомон в Нормандии в бедной семье. Образование получил в школе ордена бенедиктинцев. Однако духовная школа из математика и астронома не сделала богослова. Наоборот, из этой школы Лаплас вышел убежденным атеистом.

Когда Лапласу исполнилось 17 лет, он переехал в Париж и в лице знаменитого математика Жана Д’Аламбера (1717–1783) нашел покровителя. Последний устроил его профессором Парижской военной школы. Молодой профессор, как утверждают историки, буквально засыпал Парижскую академию наук своими научными трудами. Именно этим объясняется, что Лаплас в 24 года — адъюнкт, а в 36 лет — действительный член этой Академии. Высшим признанием научных заслуг Лапласа является избрание его президентом Парижской академии наук, а также почетным членом многих иностранных академий и научных обществ. Кроме того, он был председателем Палаты мер и весов, а также одним из руководителей Бюро долгот. Лаплас принимал активное участие в организации Нормальной и Политехнической школ, которые явились кузницей научных кадров высшей квалификации.

По своему мировоззрению Лаплас — материалист и последовательный атеист. Однако его материализм был механистическим. Он неправильно считал, что все явления природы, а также физиологические и социальные явления можно объяснить механистически, т. е. применением одних только законов механики.

Если в области науки Лаплас был принципиален и последователен, то этого нельзя сказать о политических взглядах ученого. Историки упрекают его в том, что в политике он был своеобразным «флюгером», поворачивался в ту сторону, куда дул «ветер». Когда победила республика, он был активным республиканцем. Когда к власти пришел Наполеон I, он стал его приверженцем и назначался им сначала министром иностранных дел, затем членом сената, а позднее и вице-председателем сената. Наполеон пожаловал Лапласу титул графа и возвел в рыцарское звание. Когда же обстановка сложилась неблагоприятно для Наполеона, Лаплас голосовал за низложение его. После реставрации Бурбонов он оказался в стане короля.

Умер Лаплас в Париже в возрасте 78 лет.

 

Карл Фридрих Гаусс (1777–1855)

Астрономическим исследованиям «король математиков» Гаусс посвятил лучшие годы своей жизни (с 1800 по 1820 г.). Он любил практическую астрономию и наблюдал кометы, затмения, определял широты и долготы географических мест. В тридцать лет он стал директором Геттингенской обсерватории и оставался на этой должности до конца своей жизни.

В 1809 году Гаусс опубликовал замечательный фундаментальный труд под названием «Теория движения небесных тел, обращающихся вокруг Солнца по коническим сечениям».

Поводом для составления трактата послужил следующий случай. 1 января 1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци открыл первую из малых планет, которые, как выяснилось теперь, сотнями рассеяны между Марсом и Юпитером. Эту новую планету Пиацци назвал Церерой. Она наблюдалась в течение 40 дней на протяжении дуги в 9°. Дальнейшие наблюдения были прекращены из-за болезни астронома. О своем открытии и проведенных наблюдениях Пиацци написал европейским астрономам. Но они узнали об этом только в сентябре 1801 года. Помешала египетская экспедиция Наполеона. Средиземное море блокировал английский флот. Италия была, таким образом, отрезана от европейского континента.

Со дня окончания наблюдения над Церерой прошло много времени. За это время планета приблизилась к Солнцу и, казалось, навсегда исчезла в его лучах. Больше она не появлялась на утреннем небе. Пропала всякая надежда разыскать ее в сонме звезд, рассыпанных по всему небосводу. Попытки самого Пиацци, а также других астрономов снова увидеть Цереру не увенчались успехом.

Возникла весьма трудная проблема: определить орбиту Цереры по скудным наблюдениям Пиацци и, таким образом, найти ее. Над решением проблемы бились крупнейшие астрономы. Но дело не двигалось с мертвой точки, пока за него не взялся 24-летний Гаусс. В тиши кабинета молодой ученый, пользуясь данными первого наблюдения Пиацци, вычислил орбиту пропавшей планеты и с большей точностью указал ее местонахождение. Когда астрономы направили в указанное место телескопы, то к большому изумлению обнаружили то, что искали, — Цереру.

Вскоре астроном Цах в издаваемом им астрономическом журнале писал: «Цереру теперь легко найти и никогда более нельзя опять потерять, потому что эллипс доктора Гаусса, к удивлению, точно совпадает с положением планеты. Только те, которые знают из теории, как вывести всю орбиту в 360° из таких скудных данных, как 40-дневные наблюдения Пиацци, и из такой малой дуги, как наблюденная дуга в 9°, достойно оценят и удивятся таланту, искусству и остроумной способности комбинировать, обнаруженными доктором Гауссом».

28 марта 1802 года друг Гаусса немецкий врач и астроном Ольберс открыл вторую малую планету, названную им Палладой. Оказалось, что эта планета принадлежит к астероидам, имеет орбиту с очень большим эксцентриситетом, равным 76, и весьма внушительным наклоном, доходящим до 34°. Большое возмущающее влияние на Палладу оказывает Юпитер. Последнее обстоятельство сильно затрудняло точное определение ее орбиты. Учитывая эту трудность, Парижская академия наук несколько раз объявляла конкурс на решение проблемы, связанной с определением орбиты Паллады и возмущающего влияния на нее других планет. Проблема была настолько сложной, что на призыв академии откликнулся только один Гаусс.

Как много пришлось потрудиться ученому, можно судить по его письму, в котором он сообщал: «Я сосчитал, сколько мне придется затратить труда на вычисление возмущений Паллады Юпитером. Оказывается, для этого надо написать 337 000 цифр; сделав подобное вычисление, я определил, что, выделяя в день определенное число часов, сколько у меня есть свободного времени на эту работу, я могу написать 3300 цифр; поэтому, начав работу 2 апреля 1812 года, я могу ее закончить 15 июля».

Можно удивляться настойчивости Гаусса. Всю работу ученый выполнил досрочно. 12 июля он «рапортовал» Ольберсу: «Я сегодня закончил все вычисления возмущения Паллады Юпитером».

В 1804 году немецкий астроном Гардинг открыл третью малую планету, названную им Юноной. Это заставило Гаусса самого заняться наблюдением и определением положений малых планет. Но долго заниматься этими вопросами он не мог, так как наблюдательная работа с медленным накапливанием чаще всего малозначительных фактов не могла его удовлетворять.

В искусстве астрономических вычислений Гаусс был непревзойденным виртуозом. В истории математики обычно восхищаются вычислительным талантом Эйлера, который по своему методу вычислил орбиту кометы 1769 года в течение трех дней и в результате перенапряжения ослеп. Позднее Гаусс с большим напряжением решил эту задачу всего за один час. По этому поводу он сказал: «Конечно… я бы тоже ослеп, если бы захотел в течение трех дней продолжать такие вычисления».

После замечательных астрономических работ Гаусс стал считаться величайшим математиком и астрономом мира и получил почетное прозвище «геттингенского колосса».

…Родился Гаусс в семье водопроводчика и фонтанных дел мастера в городе Брауншвейге (Германия). Отец его обладал властолюбивым и суровым характером. Последние 15 лет он занимался преимущественно садоводством. Мать Карла, Доротея, обладала мягким характером и природным умом. Она безгранично любила своего единственного сына. Уже в раннем детстве Гаусс обнаружил незаурядные способности мгновенно схватывать числовые соотношения и в уме быстро и точно производить весьма сложные вычисления.

О своем искусстве считать в уме сам Гаусс впоследствии в шутку говорил: «Я научился считать раньше, чем говорить».

Семи лет Карла отдали учиться в народную школу. Сначала он ничем не выделялся среди учащихся. Но когда на третьем году обучения стали изучать счет, то Гаусс удивил учителя и своих товарищей необыкновенными способностями. Пришлось учителю для талантливого ученика специально выписать из Гамбурга новый арифметический задачник. Но и этот задачник, трудный для товарищей, оказался весьма легким для Гаусса. На уроках он скучал. Учитель это сознавал и предоставил мальчику заниматься самостоятельно, а для консультаций прикрепил своего помощника М. Ф. Бартельса, впоследствии профессора Казанского университета и учителя гениального Н. И. Лобачевского.

В 1788 году, когда Гауссу исполнилось 11 лет, он поступает в гимназию, причем, учитывая его способности и знание древних языков, его сразу же приняли во второй класс. В гимназии он также поражал учителей своими способностями.

Языки, на которые там обращалось главное внимание, он усваивал с поразительной легкостью. Нет ничего удивительного, что через два года Карл переводится сразу в старший класс, который назывался философским.

В 1795 году Гаусса направляют для продолжения образования в Геттингенский университет. Университет он закончил в течение трех лет и возвратился в родной Брауншвейг.

22-летний Гаусс представил Гельмштадскому университету докторскую диссертацию, посвященную доказательству основной теоремы алгебры. Университет заочно присудил соискателю степень доктора. В том же 1799 году Гаусс получил звание приват-доцента в Брауншвейге, а через 8 лет стал профессором Геттингенского университета.

Еще будучи студентом второго курса, Гаусс дал построение правильного 17-угольника при помощи циркуля и линейки. Этому открытию он придавал особенно большое значение и завещал выгравировать эту фигуру на своем могильном памятнике. В Геттингене сооружен памятник Гауссу, пьедестал которого имеет форму правильной семнадцатиугольной призмы.

В 1801 году Гаусс опубликовал свое первое крупное произведение под названием «Арифметические исследования». Эта работа содержит в основном вопросы теории чисел и высшей алгебры.

Гаусс вошел также и в историю создания неевклидовой геометрии как один из ее пионеров, который вполне сознательно развивал ее, но, к сожалению, не напечатал по этому поводу ни единой строчки. В письмах к своим друзьям Гаусс высоко ценил открытие Лобачевского. Однако боязнь быть непонятным и осмеянным со стороны невежественных людей помешала ему обработать свои идеи по неевклидовой геометрии и опубликовать их.

Трудно указать такую отрасль теоретической и прикладной математики, в которой бы Гаусс не оставил своего следа. Он внес существенный вклад и в теорию поверхностей, геодезию и теоретическую физику.

После смерти Гаусса осталось большое литературное наследство. Полное собрание сочинений, изданное Геттингенским научным обществом, составляет 11 объемистых томов (работы по астрономии вошли в 6-й том).

Лаплас называл Гаусса лучшим математиком мира. На медали, выпущенной в 1855 году в честь ученого, выгравирована надпись: Mathematicomm principi (король математиков).

Гаусс был почетным членом многих иностранных академий наук и научных обществ. Ему было всего 24 года, когда Казанский университет избрал его своим почетным членом. В 1824 году он становится почетным академиком Российской академии наук.

 

Фридрих Вильгельм Бессель (1784–1846)

Хотя точность наблюдений со времен Коперника к концу XVIII века возросла в сотни раз, тем не менее эта точность не удовлетворяла астронома Фридриха Бесселя. Он объявил войну ошибкам, которые происходят из-за неточности инструментов и по вине наблюдателя. Его старанием разработана теория астрономических ошибок, а также дана формула, по которой вычисляется систематическая ошибка, зависящая от наблюдателя. Хорошо владея математикой, он при обработке результатов наблюдений умело применял теорию вероятностей и метод наименьших квадратов.

В 1830 году выходят знаменитые бесселевы «Кенигсбергские таблицы», в которых изложены методы учета и исправления всевозможных ошибок и погрешностей, связанных с несовершенством инструментов и личными особенностями наблюдателя.

Бессель был крупнейшим специалистом по вычислению кометных орбит. Так, в 1804 году он вычислил орбиту кометы Галлея по результатам наблюдений, полученным другими астрономами. Ему же принадлежит ряд гипотез о физической природе комет и наиболее полная математическая теория основных кометных явлений.

Известно, какую большую ценность представляют каталоги звезд. Они дают возможность изучать собственное движение звезд и различные смещения земной оси в пространстве (прецессию и нутацию). Большим мастером по составлению весьма точного звездного каталога явился Бессель. В 1818 году он опубликовал сочинение «Основы астрономии», в котором дается точное описание более чем 3200 звезд. За 12 лет (с 1821 по 1833 год) в обсерватории Кенигсбергского университета на меридианном круге Бессель определил положение 75 011 звезд в поясе неба от 47° до — 16° склонения.

Известно, что параллаксом звезды называется угол, под которым с нее виден диаметр земной орбиты. Выраженный в секундах дуги параллакс равен обратной величине расстояния до звезды в так называемых парсеках. Ясно, что, зная параллакс звезды, легко вычислить расстояние от наблюдателя до звезды. Проблема вычисления параллакса звезды долгое время считалась неразрешимой, пока за нее не взялся Бессель. Для определения параллакса какой-нибудь звезды надо определить ее видимое смещение за счет действительного перемещения наблюдателя. Для этой цели ученый использовал только что изобретенный его учеником Фраунгофером точный инструмент — голиометр. В 1838 году Бессель при помощи этого прибора впервые определил параллакс звезды G1 в созвездии Лебедя. Таким образом, он впервые в мировой науке определил расстояние до «неподвижных» звезд.

Бессель был прекрасным наблюдателем. Известно, что самой яркой звездой северного неба является Сириус, а наиболее яркой звездой в созвездии Малого Пса является Процион. Наблюдая в 1834 году эти звезды, астроном заметил, что они имеют собственные движения. Но внимательный глаз наблюдателя увидел в этом движении особенность, которая его очень заинтересовала. Эта особенность заключалась в том, что видимый путь каждой из этих звезд идет по волнистой («змеевидной») линии.

Ученый задумался. Чем объяснить «змеевидность» наблюдаемого пути этих звезд? Этому факту он дал довольно простое объяснение, которое потом подтвердилось исследованиями других астрономов. По гипотезе Бесселя, периодическая неправильность («змеевидность») в движении Сириуса и Проциона объясняется наличием у этих звезд невидимых спутников. Бессель даже вычислил орбиты этих невидимых спутников, но провести наблюдение за ними не мог.

Впервые спутник Сириуса обнаружил через 28 лет американский оптик-астроном А. Кларк, причем он ничего не знал о гипотезе Бесселя. Оказалось, что этот спутник имеет период обращения 50 лет. Спутник Проциона впервые наблюдал русский астроном О. В. Струве в Пулково через 62 года после выдвинутой Бесселем гипотезы. Оказывается, спутник Проциона имеет период обращения 40 лет. Позднее выяснилось, что оба спутника принадлежат к весьма редкому классу сверхплотных звезд, называемых «белыми карликами», которые при сравнительно малых размерах имеют чудовищно большую плотность (десятки и сотни килограммов в одном кубическом сантиметре). Вот они-то и оказывают влияние на свои центральные светила, какими являются звезда-гигант Сириус и звезда-гигант Процион.

Фундаментальные работы оставил Бессель и по геодезии. Так, он совместно с известным ученым-геодезистом И. Я. Байером произвел геодезическое измерение (триангуляцию) в Восточной Пруссии. На основании десяти весьма тщательных измерений он определил форму Земли.

Имя Бесселя широко известно и в математике. Обычно ему приписывается открытие цилиндрических функций (Бесселевы функции), которые впервые были введены Л. Эйлером еще до рождения Бесселя. Его имя носит и одна интерполяционная формула, открытая еще Ньютоном. Но в этом «приписывании» Бессель не виноват. Просто он настолько умело и оригинально использовал тонкий аппарат высшей математики в своих теоретических работах, что, читая их, невольно приходишь к выводу, что кое-что из этого аппарата впервые создано и введено в оборот самим Бесселем.

Бессель родился в северо-западной части Германии, в городе Миндене. Отец — мелкий прусский чиновник. Обремененный большой семьей, отец не мог дать сыну нужного специального образования: просто не хватало денег на такую «роскошь».

Еще в четырнадцатилетием возрасте Бессель начал самостоятельно трудиться. Подгоняемый нуждой, он переезжает в город Бремен и устраивается там приказчиком в одном торговом доме. Свободное время юноша отдает книгам и наблюдениям за звездами. Его заветная мечта — стать астрономом. Бессель понимал, что для этого надо много знать и прежде всего — математику и физику.

Не зная отдыха и покоя, не досыпая, Бессель самостоятельно изучает самые сложные разделы высшей математики, ведет наблюдения за небом. Самообразование шло успешно. Всепоглощающий интерес к науке, умноженный на терпение и труд, дал хороший результат.

В 20 лет Бессель — признанный астроном. Уже тогда за вычисление орбиты кометы Галлея он получает лестный отзыв от астронома Ольберса. После этого Бессель поднимается вверх по служебной лестнице. В 22 года он получает место ассистента-астронома в частной обсерватории в Лилиентале. Через четыре года становится профессором Кенигсбергского университета. Здесь он проявляет кипучую деятельность: читает лекции, ведет научную работу, руководит строительством университетской обсерватории. С этой обсерваторией, директором которой он был до самой смерти, связаны все последующие его астрономические работы, вошедшие в золотой фонд науки. Крупнейшие иностранные академии наук, в том числе Петербургская, избрали его своим почетным членом.

Жизнь Бесселя весьма поучительна. Исключительно одним самообразованием Бессель из астронома-любителя вырос в крупнейшего ученого, удивившего мир своими замечательными открытиями, которые стали классическими.

В чем секрет больших научных успехов Бесселя? По-существу никакого секрета нет. Главное — это безмерная любовь к науке и стремление внести в нее какой-то свой вклад. Бессель любил астрономию до одержимости, умел трудиться и в этом труде находил счастье и смысл жизни.

 

Урбен Жан Жозеф Леверье (1811–1877)

В 1845 году между бессменным секретарем Парижской академии наук, директором Парижской обсерватории Араго и 33-летним французским астрономом Леверье произошел следующий разговор.

Араго. Коллега, Вы, наверное, наблюдали неправильности в движении Урана?

Леверье. Да, мне известно это явление.

Араго. Не можете ли Вы объяснить причины этого явления?

Леверье. Я долго думал о нем и пришел к выводу, что существует более далекая, пока неизвестная нам планета, которая своим притяжением возмущает орбиту Урана.

Араго. Вы, пожалуй, правы. Но догадка остается догадкой. Надо открыть неведомую планету.

Леверье. О, да! Это давнишняя моя мечта.

Араго. Я очень рад, что в Вашем лице встретил разведчика этой новой, пока еще не открытой планеты. Перед нами стоит задача: по наблюдаемым возмущениям найти неизвестное возмущающее небесное тело. А для этого необходимо вычислить орбиту предполагаемого тела. Надо проделать огромную работу. Многие ученые считают, что задача неразрешима. Что касается меня, то я не принадлежу к этим ученым и полагаю, что она накануне своего решения и решить ее должны Вы и только Вы!

Леверье. Я польщен Вашим предложением и постараюсь столь лестное для меня доверие оправдать.

Так, по указанию академика Араго, астроном Леверье произвел нужный математический анализ неправильностей в движении Урана и вычислил по ним орбиту неоткрытой еще планеты. Не прошло и года, как молодой астроном выпускает первую работу о движении Урана, в которой неправильности в движении объясняет влиянием неизвестной планеты. В течение следующего года Леверье публикует еще две работы, в которых он точно сообщает координаты «незнакомки», массу и элементы ее орбиты.

Результаты своих исследований Леверье 18 сентября 1846 года послал немецкому астроному-наблюдателю Галле (1812–1910), который не замедлил воспользоваться ими и действительно обнаружил планету, названную Нептуном.

В науке часто бывает так, что к одному и тому же открытию приходят сразу несколько ученых. Примерно то же самое случилось и с открытием Нетпуна. Леверье и не знал, что параллельно с ним и независимо от него орбиту этой планеты предвычислил английский астроном Адамс (1819–1892). Все расчетные данные о новой планете ученый закончил в сентябре 1845 года. Материалы были посланы в Кембриджскуго обсерваторию, но из-за неторопливости ее дирекции сообщение об открытии Нептуна последовало только через девять месяцев. Поэтому, хотя Адамс первый из астрономов математически решил задачу, однако считается, что приоритет обнаружения Нептуна принадлежит Леверье.

1846 год — год открытия Нептуна — был триумфальным в жизни Леверье. Почести (награды и дипломы научных обществ и иностранных академий) сыпались на него со всех сторон. В этом же году он избирается академиком Парижской академии наук и возглавляет кафедру небесной механики Парижского университета.

Конечно, достаточно было одного открытия Нептуна, чтобы имя Леверье стало всемирно известным. Однако на этом ученый не успокоился. Оно послужило ему трамплином для нового «прыжка» в научных исследованиях. Окрыленный успехом, Леверье наметил грандиозный план проверки и уточнения теории движения «больших» планет солнечной системы (в отличие от «малых» планет, к которым относятся астероиды). Реализации этого плана Леверье посвятил всю дальнейшую жизнь.

Теория планет Леверье и его планетные таблицы выполнены с ювелирной тщательностью и отличаются большой точностью. Недаром его таблицы и по сей день используются Парижским Бюро долгот при составлении астрономических ежегодников.

Леверье принадлежит замечательное открытие, связанное с вековым движением перигелия орбиты планеты Меркурий. Он установил, что фактическая скорость движения перигелия орбиты Меркурия больше теоретической на 38 угловых секунд в столетие. Сам Леверье пытался это превышение в скоростях объяснить возмущающим действием гипотетической планеты, расположенной ближе к Солнцу, чем Меркурий. Он даже придумал для предполагаемой планеты название — Вулкан. Позднее выяснилось, что указанное явление не вытекает из обычной ньютоновской теории возмущений, а является следствием более общей теории тяготения, чем ньютоновская. Эта более общая теория тяготения — основа основ общей теории относительности Эйнштейна.

О детстве Леверье почти ничего неизвестно. В 1833 году он окончил курс Парижской политехнической школы и вскоре напечатал несколько статей по химии. Однако потом увлекся астрономией. В 1839 году ученый представил Парижской академии наук замечательный мемуар, в котором изложил результаты исследования изменений планетных орбит и дал таблицы этих изменений на 200 000 лет.

В 1846 году Леверье избирается членом Парижской академии наук. С 1854 года и до самой смерти он занимал пост директора Парижской обсерватории (за исключением двухлетнего перерыва).

В саду Парижской обсерватории великому астроному поставлен памятник.

 

Саймон Ньюком (1835–1909)

Бывает так: юному читателю попадается популярная книга по какой-либо отрасли знаний. Заинтересовала. Затем рука потянулась к более серьезным, специальным книгам. И постепенно созревает глубокий интерес к науке — верный признак того, что происходит процесс формирования будущего ученого.

Популярные книги по разным вопросам науки нужны, как воздух. Они должны помочь молодежи полюбить науку и в дальнейшем избрать одну из ее отраслей основной профессией.

Большую роль в воспитании будущих астрономов сыграли книги американского ученого Саймона Ньюкома. На его сочинениях воспитывалось не одно поколение астрономов. Прочитав книги Ньюкома, трудно остаться равнодушным к астрономии. А это — главное. Такие названия, как «Популярная астрономия», «Астрономия для всех», «Астрономия в общепонятном изложении» пользовались и пользуются огромной популярностью, они были переведены на русский язык. Небезынтересно отметить, что в личной библиотеке В. И. Ленина имелись книги Ньюкома.

Ньюком много сделал как пропагандист и популяризатор науки, но еще больше проявил себя как ученый. Основная заслуга Ньюкома заключается в большом вкладе, внесенном им в изучение движения больших планет, составление каталогов точных положений звезд, а также уточнение числовых астрономических постоянных, к которым относятся прецессия, нутация и аберрация.

Авторитет Ньюкома как астронома-вычислителя настолько высок, что определенные им астрономические константы на Парижской международной конференции в 1866 году приняты как международные и ими пользуются до настоящего времени. В частности, постоянные Ньюкома используются при составлении астрономических ежегодников во всех странах.

За свою жизнь ученый написал около 400 научных работ.

Родился Ньюком в Канаде в семье сельского учителя. Своим большим знаниям по математике и астрономии он обязан самообразованию. Первой книгой, взволновавшей будущего ученого, были «Начала» Евклида. Эта книга заставила его серьезно заняться математикой, а затем и астрономией.

В 1853 году Ньюком переезжает в США. Когда ему исполнилось 26 лет, он становится профессором математики Морской академии в Вашингтоне и астрономом-наблюдателем Морской обсерватории. На этой работе он пробыл 16 лет. Затем 20 лет руководил Американским морским астрономическим ежегодником. В 1897 году он ушел в отставку, но вопросами астрономии занимался всю свою жизнь. Как ученый с мировым именем избирался почетным членом многих научных обществ и академий. Умер Ньюком в чине адмирала.

 

Генри Норрис Ресселл (1877–1957)

Известно, что одни звезды светятся ярко, другие слабее, а третьи совсем невидимы. Последние, например, можно обнаружить при помощи крупнейшего телескопа-рефрактора с диаметром зеркала 5 метров. Фотография всего неба, выполненная при помощи такого телескопа, запечатлевает свыше миллиарда звезд. Не надо быть астрономом, чтобы сделать вывод: чем слабее звезды, тем они многочисленнее.

Даже невооруженным глазом можно заметить, что яркие звезды различаются по цвету. Вот перед нами звезда Сириус, она кажется белой. Капелла светит желтым светом. Оранжевой точкой на небе кажется нам Арктур. Совсем красными представляются три звезды: Бетельгейзе, Антарес и Альдебаран.

Звезды различных цветов имеют различные спектры. Спектральный анализ излучения звезд составляет одну из важных глав современной астрофизики и является предметом внимательного изучения.

Особенно большая заслуга в спектральном анализе звезд принадлежит американскому астроному Генри Норрису Ресселлу. Это он установил теснейшую связь между спектрами звезд и их светимостью. В результате долгих и упорных исследований ученый обнаружил, что белые и голубые (самые горячие) звезды обладают огромной светимостью. Что касается желтых и красных звезд, то по светимости их можно разделить на две категории. Одни отличаются большей светимостью (в сотни и тысячи раз больше, чем у Солнца), другие — сравнительно малой светимостью (такой, как у Солнца, или даже меньшей).

Звезды большой светимости в астрономии называются звездами-гигантами, а малой светимости — звездами-карликами. Дальнейшие исследования показали, что гиганты и карлики по светимости являются гигантами и карликами по размерам и массе. Особенно резкое разделение на гигантов и карликов встречается у красных звезд. Красные гиганты имеют и наибольшие размеры. Примером красных гигантов являются звезды Бетельгейзе и Антарес. Так, внутри звезды Бетельгейзе могли бы уместиться орбиты планет солнечной системы до Марса включительно. Солнце — центральное светило в нашей солнечной системе — с его гигантскими размерами (диаметр в 109 раз больше земного) и колоссальной светимостью является всего только желтым карликом.

Теперь известно, что, кроме гигантов и карликов, в бесконечных просторах Вселенной имеются сверхгиганты (горячие — бело-голубые и холодные — красные) и звезды весьма малых размеров белого цвета и крайне малой светимости, носящие название «белых карликов».

Сравнивая спектры и светимости огромного числа звезд, Ресселл в 1913 году пришел к одной из основных закономерностей в мире звезд. Оказалось, что светимость звезд зависит от спектрального класса, к которому они принадлежат. Эту зависимость Ресселл выразил специальной диаграммой, носящей название диаграммы Герцшпрунга — Ресселла (диаграмма «Спектр-светимость»). Она дала возможность Ресселлу, а позднее его последователям создать одну из труднейших гипотез строения и эволюции звезд.

Ученый работал также и в других областях астрономии. В частности, большое внимание он уделял космогонии солнечной системы.

Ресселл — астроном первой величины. Он известен на всех континентах земного шара. Ресселл окончил университет (г. Принстон) 23 лет. Спустя 11 лет молодой ученый стал профессором этого же университета. Прошло еще два года, и Ресселл становится директором астрономической обсерватории Принстонского университета.

Жизнь Ресселла являет собой пример самоотверженного служения человечеству.

 

Артур Стэнли Эддингтон (1882–1944)

Древним ученым казалось, что звезды неподвижны и находятся от нас на одинаковом расстоянии. На самом деле все это не так. Звезды движутся с колоссальной быстротой. А если они кажутся неподвижными, то только потому, что очень удалены от Земли. По светимости, спектрам, а следовательно, и по составу звезды отличаются друг от друга. Заслуга английского астронома Артура Стэнли Эддингтона как раз и заключается в том, что свою жизнь ученый посвятил изучению движения звезд и их внутреннего строения.

Великий русский физик П. Н. Лебедев (1866–1912) еще в 1900 году экспериментально открыл и измерил световое давление. Оказывается, свет в яркий солнечный день давит на квадратный метр земной поверхности с силой в 0,41 миллиграмма. Позднее он доказал и измерил световое давление на газы. Опыты Лебедева показали, что световой поток обладает не только энергией, но и импульсом, а следовательно, и массой.

Эддингтон установил, что световое давление играет огромную роль в космических процессах, где излучаемая энергия достигает колоссальных размеров.

Основываясь на световом давлении, Эддингтон построил теорию равновесия газовых излучающих звезд. Равновесие последних, по его мнению, достигается благодаря тому, что световое давление, заключенное в звездных недрах, вместе с обычным газовым давлением уравновешивает звездные силы тяжести.

Эддингтон также первым разработал теорию цефеид, у которых блеск и лучевая скорость периодически изменяются.

В основе математической теории Эддингтона лежит идея периодического расширения и сокращения звезды (теория пульсаций). Однако выведенная им зависимость между лучевыми скоростями и светимостями не подтвердилась наблюдениями. Кривая лучевых скоростей расходится с наблюдаемой на четверть периода.

Своими работами Эддингтон внес большой вклад в развитие правильных представлений об эволюции звезд. Он пришел к весьма важному космогоническому закону, согласно которому физическое состояние различных звезд существенно зависит от их масс.

Английский ученый своими работами впервые экспериментально подтвердил теоретические выводы общей теории относительности Эйнштейна. Согласно общей теории тяготения Эйнштейна, луч света, проходя вблизи огромных материальных масс, должен отклониться от своего прямолинейного пути в сторону этих масс. Опытная проверка, предпринятая Эддингтоном 29 мая 1919 года, блестяще подтвердила это. Луч света от звезды во время солнечного затмения действительно отклонился в сторону Солнца.

Вопросам общей теории относительности Эддингтон посвятил 9 работ, которые не потеряли своего актуального значения и в настоящее время. Сложное и малодоступное в науке он умел изложить простым и ясным языком. Его сочинение «Пространство, время и тяготение», переведенное на русский язык, является ярким примером этому.

В космогонических воззрениях ученый придерживался идеи расширяющейся Вселенной, понимая эту идею чисто формально, идеалистически. На вопрос, что предшествовало началу расширения Вселенной, Эддингтон откровенно заявил, что проблема «общего начала всех вещей» принадлежит религии с ее мифом божественного сотворения Вселенной и не может быть объектом научного познания.

Артур Стэнли Эддингтон родился в местечке Кэндал (Англия). Высшее образование получил в Манчестерском университете и в Тринити-колледже в Кембридже, где когда-то учился Исаак Ньютон. В 29 лет он был ассистентом в Гринвичской обсерватории. На этой должности пробыл 7 лет. С 1913 года, когда ученому исполнилось 36 лет, он становится профессором университета, а через год и директором обсерватории в Кембридже. Был членом, а одно время и президентом Королевского астрономического общества. Состоял почетным членом многих иностранных академий и научных обществ.

 

Эдвин Пауэлл Хаббл (1889 — 1953)

Наблюдая за небом, астрономы обнаружили, что за пределами Млечного Пути (галактического пояса) видны светлые туманные пятна (внегалактические туманности). Они явно отличаются от галактических туманностей, находящихся преимущественно в полосе Млечного Пути. Ученых заинтересовал вопрос: какую структуру имеют эти туманности?

Разрешением этих вопросов занялся американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл — подлинный пионер изучения далеких туманностей.

Хаббл родился в штате Миссури (США). Окончил Чикагский университет. 25-летним юношей поступил астрономом-наблюдателем в Йерксскую обсерваторию (близ Чикаго). Через несколько лет он переходит на работу в обсерваторию Маунт-Вильсон в Калифорнии.

Хабблу было 34 года, когда на фотографиях, полученных при помощи мощного телескопа, он обнаружил, что ближайшие к нам внегалактические туманности имеют звездную структуру, т. е. состоят из очень большого множества весьма слабых звезд.

При внимательном изучении звезд, образующих внегалактическую туманность, Хаббл обнаружил переменные звезды типа цефеид, позволившие ему установить расстояние до звездных систем, куда они входят. Так «ощутимо и зримо» Хаббл нашел, что, кроме нашей Галактики (с большой буквы), куда в качестве рядовой звезды входит Солнце, имеются еще и другие галактики (с малой буквы).

Хаббл потратил 18 последних лет своей жизни, чтобы составить своеобразный каталог исследованных им галактик и дать их классификацию. В год его смерти эта классификация в основном была готова. В нее входили около тысячи ярких галактик северного и частично южного полушария неба.

Хабблу принадлежит еще одно очень важное открытие. Исследуя спектры далеких галактик, он обнаружил, что все спектральные линии от них смещены к красному концу (красное смещение). В 1929 году Хаббл на основании эффекта «красного смещения» сформулировал свой закон (закон Хаббла):

V= ar,

где V — скорость галактики; r — расстояние галактики от наблюдателя; а — постоянный коэффициент. Проведенные вычисления показали, что скорость «разбегания» некоторых наблюдаемых галактик достигает 61 тысячи километров в секунду.

Хаббл — астроном с мировым именем. Своими исследованиями он «расширил» Вселенную до ее современных представлений.