Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

возникло как следствие оценки расстояний до них, осуществленной Тихо Браге, начиная с кометы 1577 г. Спустя десять лет он снова дал повод возобновить прения по этому вопросу, выдвинув идею о том, что кометы состоят из доселе неведомого небесного вещества, не являющегося ни полностью прозрачным, ни полностью непрозрачным. Кометы, как он полагал, способны улавливать солнечные лучи, равно как и лучи, исходящие от планет (он, напомним, возлагал ответственность за появление кометы 1577 г. на Венеру). Этот захват лучей объясняет, почему они видны; кроме того, он предположил, что местами они рыхлые и пористые и это позволяет некоторым лучам избегать захвата, в результате чего возникает хвост. После этого почти каждый крупный астроном пытался решить данную проблему, хотя сделанные ими выводы неизбежно носили спекулятивный характер. С точки зрения Галилея, кометы были отражением солнечного излучения от земных испарений, что являлось аристотелевским объяснением в чистом виде. По Кеплеру, они состояли из вещества более плотного, чем эфир, но не твердого, а их хвосты выталкивались из ядра под воздействием солнечного излучения. Такой мастер спекулятивной космологии, как Декарт, аккуратно разместил их в логике своей теории вихрей, но совершенно иным способом, то есть вовсе вывел их из разряда оптических явлений. Он полагал, что кометы находятся на дальних рубежах вихрей и выходят далеко за пределы планет, каждая из которых является частью своего вихря. Действительно, они могут менять свой вихрь. Хвост каждой кометы можно рассматривать как чисто визуальный эффект отражения от головы кометы, хотя Декарт приводит объяснение того, как хвосты принимают свой вид, отсылая читателя к очень сложной, исключительно качественной теории рассеяния света на частицах различных размеров. Флемстид и Гук предложили свои оригинальные варианты кеплеровской материальной теории образования хвоста. В астрономической литературе рассматриваемого периода можно найти множество других вариантов, но ситуация поменялась, когда к концу XVII в. все окончательно признали, что кометы являются удаленными членами Солнечной системы.

Легко понять, насколько естественным было для Исаака Ньютона предположить, что кометы обладают планетной природой, поскольку, поступив таким образом, он имел возможность включить их в свою гравитационную систему мира. Однако у него имелись и другие соображения. Он рассчитал количество тепловой энергии, получаемой кометами от Солнца, и пришел к выводу: оно слишком велико для того, чтобы они могли сохраниться, не будучи очень плотными. Кометы, решил он, окутаны морем паров, извергающихся из их ядер, и кометный хвост состоит из пара, который поворачивается в том или ином направлении под воздействием Солнца. Он много думал об этом распространении кометного пара, полагая, что благодаря ему происходит наращивание массы планет и восполнение массы звезд, утраченной в результате излучения. Но как он догадался, что хвост кометы состоит из истекающих испарений? Он приводил в качестве примера дым, выходящий из дымовой трубы, в котором частицы копоти увлекаются от центра гравитации (Земли) разряженным горячим воздухом. В случае кометы центром гравитации являлось Солнце, а выходящий из трубы горячий воздух заменялся разогреваемым Солнцем эфиром. Процесс нагревания, как он полагал, не являлся прямым; сначала Солнце разогревало кометную атмосферу, а та в свою очередь нагревала прилегающий к ней эфир. Основанный на аргументах земной физики анализ Ньютона, очевидно, был гораздо совершеннее, чем то, что приводилось в более ранних источниках. И все же оставалась нерешенной серьезная проблема механического эфира; его функционирование оказалось тем вопросом, которому Ньютон нашел несколько различных вариантов объяснения. Его истолкования можно разделить на две группы. Эфир, предположил он в 1670‐х гг., представляет собой тончайшую среду, пронизывающую вещество, но способную воздействовать на него, то есть фактически способную вызывать то, что мы называем гравитацией. После 1710 г. или около того он выдвинул гипотезу об эфире, состоящем из небольших частиц, которые отталкиваются друг от друга и, кроме того, могут отталкиваться большими материальными телами. Эта гипотеза была задействована очень оригинальным способом: якобы частицы эфира содержатся в веществе в разреженном виде – в звездах, планетах и кометах – и следствием уменьшения сил отталкивания объясняется то, почему плотная материя движется в направлении другой плотной материи. Ньютон предложил несколько вариантов объяснения, но нет особой нужды рассматривать их в данный момент, поскольку они не имеют непосредственного отношения к кометам.

Теория образования кометных хвостов Ньютона привлекла к себе пристальное внимание, особенно благодаря влиянию учебника, написанного Вильгельмом Гравезандом. Работы этого датского ученого, написанные на латыни, были первыми сочинениями, доставившими в континентальную Европу всеобъемлющий обзор натуральной философии Ньютона (откуда они впоследствии вернулись в англофонный мир, будучи переведенными на английский язык). Гравезанд познакомился с работами Ньютона и с самим Ньютоном во время своего годового пребывания в Англии (1715–1716) в качестве секретаря датского посольства, куда его послали для поздравления Георга I с его восшествием на трон. Он сразу активно включился в дела Королевского общества, поддерживая переписку с несколькими его ведущими представителями, и его последующая карьера была отмечена целой серией превосходных учебников, включая «Введение в ньютоновскую философию» (изданные в 1720 г. одновременно на латыни и на английском языке и многократно переиздававшиеся). Во Франции похожая работа впервые вышла в 1738 г. и, практически сразу, была переведена на английский язык, это сочинение Вольтера «Основы философии Ньютона». Вольтер познакомился с этим предметом в 1726 г., находясь в вынужденной ссылке в Англии, но Гравезанд стал для него ценным источником, и, на самом деле, Вольтер приезжал в Лейден, чтобы согласовать с датским ученым содержание своего сочинения. Несмотря на это, Вольтер исказил в своем обзоре воззрения Ньютона на «дымовую» природу кометных хвостов.

То же самое можно сказать о нескольких английских авторах того времени, например об Уильяме Уистоне, Дэвиде Грегори и Генри Пембертоне, хотя большинство из них горячо настаивали на том, что они пытались продвинуться дальше и улучшить имеющийся у них источник. Например, Уистон и Пембертон пространно рассуждали о кометных атмосферах: они должны отличаться от планетных, поскольку в противном случае у планет тоже оказались бы хвосты. Грегори углубился в природу светового давления как средства выталкивания частиц хвоста. Всех этих троих Ньютон хорошо знал. Пембертон был даже редактором третьего издания (1727) его «Principia», и все же в этой работе нет ни малейшего намека на то, что ее автор хоть каким-нибудь образом поменял свои взгляды. В ходе XVIII в. многие астрономы выдвигали свои собственные теории, как правило, лишь слегка меняя перечисленные здесь версии, но ни одна из них не получила широкого научного признания. Не вызывает сомнений, что они были легче для понимания, чем теория гравитации Ньютона, по сравнению с которой они казались едва ли не тривиальными. Вне зависимости от того, понимал ли кто-нибудь теорию Ньютона или нет, между доводами кометных теоретиков существовала огромная разница. Это объяснялось прежде всего отсутствием эмпирической базы и хорошо обоснованных планетных теорий, история которых насчитывала уже две тысячи лет. До тех пор пока положение небесных объектов в целом и комет в частности не стало доступно точному измерению, об их природе можно было судить только гипотетически. Ситуация поменялась только в XIX в. с внедрением в астрономическую практику спектроскопии.

ИСААК НЬЮТОН И ВСЕМИРНОЕ ТЯГОТЕНИЕ

Картезианские поиски правдоподобной теории гравитации ни к чему не привели. Существовал и другой способ главным образом качественного космологического размышления, который развивался параллельно с картезианством и время от времени пересекался с ним;