Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

Крайне важной для любой теории планетного движения была теория центробежных сил Гюйгенса, разработанная им в конце 1650‐х гг., но она не имела никакого отношения к идее гравитационных сил ньютоновского типа. Закон, выражающий связь ускорения вращающегося тела, направленного к центру его траектории, через скорость и радиус траектории не требует знания законов движения Ньютона, но они нужны для превращения этого простого закона в закон центробежных сил. Таким образом, строго говоря, мы не можем приписать открытие последнего закона Гюйгенсу.

В 1629–1633 гг. Декарт разработал систему мира, основанную на теории небесных вихрей – циркулярных течениях тонкой материи. Он объяснял земную гравитацию как результат воздействия этих вихрей. Трактат, написанный им на эту тему, «Le Monde, ou traité de la lumière» («Мир или трактат о свете»), был уже готов к печати, когда, узнав об осуждении Галилея, он решил не публиковать его, и это произведение впервые вышло в свет в 1664 г., уже после его смерти. В результате долгих размышлений он понял, что Вселенная вихрей – это такая Вселенная, где каждое природное тело может покоиться относительно ближайшего материального окружения, но двигаться относительно удаленных тел. Это, как ему казалось, решает проблему примирения коперниканцев с теми, кто считал Землю неподвижной. Он мог сказать, что, в некотором смысле, правы и те и другие. Вдохновленный этим прозрением, он огласил свою теорию вихрей в трактате «Principia philosophiae» («Начала философии»), вышедшем в 1644 г. Вскоре эта книга была переведена на французский язык и стала весьма влиятельной.

В его космологии использовалась идея, согласно которой существует три разных типа элементов: свет, прозрачность и непрозрачность. Первый элемент является самым тонким и состоит из очень быстро движущихся частиц, из него состоят Солнце и звезды. Земля и планеты состоят из грубого третьего элемента, а второй элемент, заполняющий пространство между этими различными типами тел, представляет собой сферические частицы, находящиеся в быстром движении. Предполагалось, что небесная материя может проникать в поры земной материи. Рациональное объяснение вихревого движения в трех измерениях представляло собой не такую уж простую задачу. Каждый вихрь обладал экватором и полюсами, и совсем нелегко было объяснить, как согласовать движение различных вихрей. Например, он развил теорию движения материи от экватора одного вихря к полюсу другого, с учетом столкновений, изменяющих форму частиц. Эти формы, как предполагалось, задуманы таким образом, чтобы облегчать прохождение частиц сквозь разрывы, образуемые другими частицами. Магнетизм рассматривался как подтверждение существования вихрей, и такой же магнетизм был привнесен в космическую модель, равно как и в модель объяснения солнечных пятен – элементов третьего типа, плавающих какое-то время на поверхности Солнца, пока продолжается вихревой процесс. (Иллюстрация крайне сложного, можно даже сказать, чрезмерно затянутого космологического теоретизирования Декарта с применением вихревого закона, приведена на ил. 166.) Кометам тоже нашлось свое место, равно как и спутникам, обращающимся вокруг планет, включая Луну, а также суточному движению Земли. Это была теория, в которой предполагалось решить все физические проблемы. Притяжение к центру Земли рассматривалось по аналогии со стремлением плавающих тел двигаться в направлении центра водоворота. Все это отличалось удивительной изобретательностью, но носило почти исключительно качественный характер, а местами противоречило друг другу. Остается неизвестным, знал ли вообще Декарт о существовании законов планетного движения Кеплера? Если да, то, похоже, он не предпринял никаких попыток для того, чтобы объяснить их.

166

Вихревая структура Солнечной системы, описанная Декартом в трактате «Мир», составленном в период с 1629 по 1633 г. Солнце располагается в центре одного из многочисленных вихрей, которые полностью заполняют собой Вселенную. Солнце заключает в себе самые маленькие крупицы материи – первый элемент. Обладающие бо́льшими размерами сферические частички материи (второй элемент) в ходе вращения испытывают тенденцию к тому, чтобы вырваться наружу. Эти крохотные шарики носятся вокруг планет, которые состоят из еще бо́льших частиц – третьего элемента. Все вихревые центры подобны центру S в том, что вокруг них находятся планеты. Быстрее всего движутся маленькие шарики на периферии вихря, но замедление по мере продвижения внутрь резко меняется при достижении Сатурна. Из этого следует, что начиная с этого момента они должны становиться еще меньше, поскольку обращаются с большей скоростью. Декарт был вынужден учитывать это радикальное изменение из‐за уменьшения планетных периодов по мере продвижения внутрь (у Сатурна он составляет около тридцати лет, а у Меркурия – около трех месяцев). В заключение он отметил, что Солнце, которое является самым внутренним, должно вращаться быстрее любой из планет. Однако перерабатывая эту модель для «Начал философии» он ознакомился с недавним открытием солнечных пятен и узнал об их более медленной скорости вращения, чем у планет. Поэтому он выдвинул другое ad hoc предположение, сказав, что у Солнца есть атмосфера, простирающаяся вплоть до Меркурия, а это замедляет находящиеся под ней пятна. (Все изложенное выше не более чем один из этапов его долгого и сложного, но исключительно качественного космологического рассуждения.)

Картезианские идеи были радушно приняты вместе с другими разделами его философии сначала в нидерландских университетах, а затем в неофициальных диспутах, проведенных учеными и преподавателями парижских школ. В начале XVII в. атомизм греческого типа часто воспринимался как духовно опасное учение, и многие ученые умы считали его признаком атеистических воззрений. Декарт хотел избежать того, чтобы его ассоциировали с атомистами, но в конечном счете такая аналогия все же была проведена. Это получилось довольно просто, поскольку Пьер Гассенди (являвшийся на самом деле оппонентом Декарта), что называется, подсластил пилюлю, связав причины движения атомов с внутренне присущими им душами или умами. Тем не менее при поддержке таких его приверженцев, как Генрих Регий из Утрехта, а также Жак Роо, Пьер Сильвен Режи и Никола Мальбранш в Париже, популярность картезианства росла как снежный ком. Они добавили новые явления к числу тех, что были рассмотрены Декартом, но их описания продолжали оставаться качественными и, подобно Декарту, ни один из них не пытался дать хоть сколько-нибудь толковое объяснение законам Кеплера, которые, на деле, начали упоминаться картезианцами только в XVIII в., да и то вскользь. Складывалось такое впечатление, что астрономы и натурфилософы обитали в двух разных вселенных.

Гюйгенс являл собой редкий случай раннего картезианца, оказавшегося способным к использованию количественных доводов. Примечательно однако, что к тому времени и он, и другие (например, Готфрид Вильгельм Лейбниц) уже начали добиваться определенного успеха в объяснении гравитации, действующей в Солнечной системе, исходя из картезианских представлений; они неявно задействовали некоторые законы, разработанные Ньютоном, и поэтому работали в рамках совершенно иной интеллектуальной системы. К сожалению, они были всего лишь исключением из общего правила. Большинство из тех, кто писал в картезианской традиции, как представляется, находились в плену убежденности, будто космологические затруднения можно разрешить, имея ясное и точное представление об изменениях, возникающих, когда одна материя оказывает давление на другую.

ПРИРОДА КОМЕТ

Открытие Апианом и Фракасторо того факта, что кометные хвосты всегда направлены в сторону, более или менее противоположную Солнцу, имело непредвиденные последствия: оно ввело Солнце в контекст обсуждения природы комет и их хвостов. Мы уже упоминали об одном новом дискуссионном направлении, основанном на принципе, согласно которому кометы представляют собой сферические линзы. Другое мнение