Вселенная. Путешествие во времени и пространстве - Сергей Арктурович Язев
Полагаю, что Косарева была права — это ощущение, по-видимому, сыграло немалую роль в ходе коперниканской революции, медленно, но неуклонно разворачивавшейся в головах европейцев. Помимо чисто научных доводов (новые факты и доказательства подтянулись позже), прежде всего факторы повседневной жизни изменили общественное сознание. В результате на место центра мира встало Солнце, а Земля превратилась всего лишь в одну из планет.
Но происходило это не быстро. Даже в XIX веке было немало людей, полагавших, что Солнце обращается вокруг Земли. Да что говорить — статистические опросы показывают, что такие люди встречаются и сегодня.
Напомню, что основным препятствием на пути создания простой и понятной картины мира было странное неравномерное движение небесных тел. Издавна было замечено, что планеты движутся то в одну сторону, то в противоположную, выписывая петли, причем с переменной скоростью и меняя яркость. Именно для объяснения этих непонятных движений Аристотель, а вслед за ним и Птолемей сдвинули Землю из геометрического центра мира в эквант и разработали сложнейшую систему окружностей — деферентов и эпициклов, по которым движутся планеты. При этом они считали, что движение небесного тела может происходить только равномерно и только по окружности. Окружность со времен Пифагора воспринималась как единственно возможная, естественная форма траектории. Описать движения планет через окружности пытался и Коперник, который тоже (естественно) столкнулся с наблюдаемой неравномерностью движений небесных тел. Если петли в движении планет он успешно объяснил движением самой Земли, то для описания всяческих неравномерностей ему снова пришлось обратиться к сложным инструментам Птолемея — экванту, деферентам и эпициклам.
Точность наблюдений зависит не только от тщательности изготовления инструмента для астрономических наблюдений, но и от его размера.
История показала, что великие создатели двух великих картин мира стали заложниками умозрительных представлений, которые никем не были доказаны.
И в самом деле. Кто сказал, что траектории небесных тел обязательно должны быть окружностями? Кто сказал, что движение небесных тел обязательно должно быть равномерным?
Догму об обязательном равномерном движении небесных тел по окружности разрушил великий немецкий ученый Иоганн Кеплер (1571–1630).
Датский астроном Тихо Браге (1546–1601) выполнил самые точные за всю дотелескопическую эпоху наблюдения положений Марса на фоне звездного неба. Эти материалы он передал Кеплеру, который на протяжении пяти лет вел сложную математическую обработку этих полученных уникальных данных. Выстраивая траекторию Марса в пространстве, Кеплер, разумеется, ожидал, что у него получится окружность, на что рассчитывал и ушедший к тому времени из жизни великий астроном-наблюдатель Тихо Браге. Но окружность не получалась! Кеплер проверял и перепроверял свои расчеты, исписывая мелким почерком сотни страниц своего труда. Вырисовывалась иная форма траектории. В 1605 году Кеплер понял, что у него получается эллипс.
Эллипс — плоская фигура. Эллипсы бывают разные — сильно вытянутые и похожие на окружности, — но у каждого из них есть два фокуса, они равноудалены от центра.Вот уже 400 лет астрономам известны три знаменитых закона планетных движений, открытые Кеплером и подтвержденные с тех пор наблюдениями бессчетное количество раз. Оказалось, что планеты движутся не по окружностям, а по эллипсам — особым геометрическим фигурам, напоминающим вытянутые окружности. Внутри каждого эллипса есть две особые точки, которые называются фокусами эллипса. Кеплер убедился в том, что в одном из фокусов эллиптической орбиты Марса (а на самом деле — любой планеты Солнечной системы) находится Солнце.
Сегодня мы понимаем, что все сложилось на редкость удачно: Тихо Браге взялся наблюдать именно Марс, который движется по заметно вытянутому эллипсу. Если бы Кеплер стал анализировать, например, данные о движении Венеры, ему, возможно, не удалось бы открыть свои законы: вытянутость орбиты этой планеты гораздо меньше (траектория Венеры почти не отличается от окружности).
Но это было не всё. Второй закон Кеплера показывал, что планета движется по эллипсу неравномерно: скорость движения все время меняется, и чем ближе к Солнцу оказывается планета, тем быстрее она движется, чем дальше уходит от Солнца — тем медленнее осуществляется ее движение.
Третий закон Кеплера устанавливал соотношение между периодом обращения планеты вокруг Солнца и расстоянием от Солнца до планеты. Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она движется вокруг него. Эта закономерность в качественной (тогда еще не количественной) форме была зарегистрирована уже давно. Именно поэтому астрономы издавна располагали планеты в своих картинах мира в правильном порядке — от Меркурия до Сатурна, заметив, что Меркурий движется по небу быстрее всех других планет, а Сатурн — медленнее всех.
Радиус-вектор, протянутый от Солнца к планете, в равные промежутки времени занимает равные площади. В итоге вблизи Солнца планета движется быстрее, вдали от Солнца — медленнее.
Теперь, когда стало ясно, что планеты движутся вокруг Солнца по эллипсам, да еще с переменной скоростью, и когда эти закономерности были выражены простыми математическими формулами, отпала необходимость в описании планетных движений с помощью десятков воображаемых окружностей, движущихся одна по другой с разными скоростями. Законы Кеплера давали точное описание наблюдаемых движений. Они подтверждали и уточняли идею Коперника — да, все планеты движутся вокруг Солнца, только не по окружностям, а по эллипсам[11], и само Солнце находится не в центре эллипса, а в одном из его фокусов. Впрочем, эллипсы были не очень вытянутыми, а фокусы эллипсов были недалеки от их центров. В результате важных уточнений, сделанных Кеплером, ошибки системы Коперника навсегда ушли в прошлое.
История не имеет сослагательного наклонения, поэтому не будем спрашивать: а что было бы, если бы еще греки две тысячи лет назад догадались, что траектории небесных тел могут быть не только окружностями? Тогда этот стереотип был непреодолим. Сам Кеплер был вынужден прийти к выводу об эллипсах, когда проверенные факты высокоточных наблюдений заставили его это сделать.
Казненный в 1600 году Джордано Бруно был гениальным мыслителем. Некоторые его догадки подтвердились только спустя четыреста лет. Но, пожалуй, главное его предположение — это бесконечность Вселенной.
Бруно выдвинул идею бесконечной Вселенной, наполненную бесконечным множеством гелиоцентрических систем. Он поддержал идею Коперника, что планеты действительно движутся вокруг Солнца. Но таких солнц — бесчисленное множество, это звезды! Они крайне далеки, и только потому выглядят как светящиеся точки на небе, а планеты около них не видны издали. Джордано Бруно считал, что все небесные тела: и планеты, и Солнце, и Луна,
