Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

перестала считаться полой. Портрет Галлея, написанный в 1736 г., когда он был Королевским астрономом, изображает его с полой Землей в руках. Современник Галлея Уильям Уистон широко пропагандировал эту идею в своей книге, вышедшей в 1717 г., и даже сопроводил ее библейскими свидетельствами, в которых упоминалось, что эта пустая полость обитаема.

«Principia» Ньютона часто характеризуют как самую важную работу из всех когда либо опубликованных в области физических наук. Критерии такого умозаключения сложно поддаются определению и могут сильно разниться, но саму эту работу безусловно можно рассматривать как нечто ознаменовавшее окончание одной исторической эпохи и начало другой. Она дала физическое обоснование описательным законам планетного движения Кеплера и, в этом смысле, легитимировала их или, как сказал сам Ньютон, превратила их из домыслов в факты. Кроме того, она предложила программу астрономических исследований, которая продолжается до сих пор (постоянно дополняясь и расширяясь). Его доказательства не всегда являлись полными; на деле, во многих случаях Ньютон еще не располагал хорошо разработанными математическими приемами, необходимыми для предоставления убедительного доказательства. Однако впоследствии астрономы с удивлением обнаружили, что он обладал удивительным инстинктом, позволяющим ему получать правильные решения, даже когда он прибегал к вынужденной маскировке нестыковок своей аргументации.

Сразу после первой публикации работу Ньютона встретили крайне враждебно по философским соображениям. Например, Лейбниц возражал против идей Ньютона об абсолютном пространстве и времени и «действии на расстоянии», относящихся, по его мнению, к мистическим категориям. В Англии было немало людей, которых тревожила мысль, что гравитация может воздействовать, проходя через пустое пространство, бесконтактно, и картезианские вихри имели большое количество приверженцев даже в этой стране. Декарт удерживал верховное правление на большей части континентальной Европы вплоть до смерти Ньютона. Лейбниц и Ньютон ожесточенно спорили по поводу приоритета на изобретение математического анализа. Когда обозленный Лейбниц начал (при посредстве принцессы Уэльской Каролины) обмениваться философскими размышлениями со сподвижником Ньютона Сэмюэлем Кларком, он не упускал случая высказать свои подозрения в том, что Ньютон и Кларк находятся в сговоре.

Лейбниц поднял вопрос, в котором сформулировал важный моральный принцип: должны ли мы отвергать физическую теорию как таковую, если есть все основания полагать, что она позволяет получать надежные результаты, но при этом является неблагонадежной с философской точки зрения. Этот вопрос никогда полностью не исчезал из философских дискуссий, но астрономы обычно всецело его игнорировали. Разве важно, что ньютоновская идея абсолютного пространства лишена логики? Получится ли у Лейбница или у его последователей представить в количественной форме семь неравенств Луны? Когда в астрономии начала XX в. в повестке дня появились доводы релятивистской теории, то зачастую признавалась их определенная связь с традицией, в которой рассуждал Лейбниц. Но если гораздо более важная связь с ньютоновской теорией упоминалась значительно реже, то это было только по следующей причине: она настолько вошла в плоть и кровь науки, что считалась само собой разумеющейся и привычной, как дедушкино пальто. И вряд ли будет правильно считать его донельзя изношенным даже в современных космологических масштабах.

14

Новые астрономические задачи

НОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С БЕСКОНЕЧНОСТЬЮ ВСЕЛЕННОЙ

К 1685 г. Ньютон написал небольшую работу под названием «De mundi systemate» («Система мира»), задуманную как заключительная часть его «Principia». Однако так уж случилось, она вышла в свет только в 1728 г., через год после его смерти. Он использовал в ней технический прием, разработанный в 1668 г. Джеймсом Грегори, для демонстрации того, что звезды находятся на гораздо бо́льших расстояниях от Солнца, чем об этом думали ранее. Это был фотометрический метод, основанный на сравнении яркости Солнца с яркостью звезд с помощью универсального фотометрического закона площадей. Такое сравнение, очевидно, нельзя осуществить напрямую, поэтому использовался солнечный свет, отраженный Сатурном. Для этого нужно сформулировать несколько предварительных допущений, например о характере отражения и об отсутствии потерь света в пространстве, кроме того, предполагалось, что сравниваемые звезды обладают такой же яркостью, как и Солнце, но все эти допущения казались весьма правдоподобными. Например, когда Ньютон применил этот метод к Сириусу, он получил расстояние, в миллион раз превышающее среднее расстояние от Земли до Солнца (астрономическую единицу). На самом деле, это значение оказалось завышенным, но имеет смысл упомянуть о нем, поскольку это первая сознательная попытка определения расстояния до звезды.

Поскольку звезды находятся на таких громадных расстояниях, у Ньютона имелись все основания заключить, что их гравитационное притяжение друг к другу должно быть минимальным. Это довольно неоднозначный вывод, но он был важен для него, поскольку Ньютона немного смущал тот факт, что мир не коллапсирует внутрь себя под действием гравитации. Однако ко времени завершения своих «Principia» он разработал тест для внешних сил, действующих на Солнечную систему: значительные силы должны были вызывать регистрируемые вращения линий апсид планет. Таковые не наблюдались в сколько-нибудь существенном масштабе, поэтому внешние силы представлялись ничтожными, и этот факт хорошо согласовывался с идеей расположения звезд на очень больших расстояниях.

Позже, в 1692 г., Ричард Бентли – блестящий молодой ученый-классицист, ставший впоследствии капелланом при епископе Ворчестерском, – выступил с первой серией лекций, учрежденных Робертом Бойлем в целях защиты естественной и богооткровенной религии. Одна из его тем касалась того, что «наблюдаемая структура Вселенной могла возникнуть только при деятельном участии десницы Божьей». Прежде чем опубликовать ее, он обратился к Ньютону за советом. Что случится, если равномерно распределенной в пространстве материи будет дозволено двигаться только под действием гравитации? Ньютон ответил: если пространство конечно, то она соберется в большое, массивное сферическое тело, а если бесконечно, то в бесконечное количество многих масс. Но ведь, возразил Бентли, если материя распределена равномерно, то у частицы вещества не будет никакой достаточной причины для выбора того или иного направления движения. Ньютон ответил, что подобного рода равномерность представляется чем-то невероятным даже применительно к одной-единственной частице, столь же невероятным, как устойчивое положение иглы, поставленной на зеркало острым концом. Столь же маловероятным будет то, что все частицы вдруг окажутся в таком устойчивом положении. Однако Богу вполне по силам справиться с этой задачей, и поэтому каждая из них могла бы застыть неподвижно на своем месте. Но тогда, сказал Бентли, рассмотрим Вселенную, которая разделена на две части какой-либо плоскостью. Частица, находящаяся в этой плоскости, будет притягиваться бесконечной гравитационной силой к одной стороне плоскости, но благодаря бесконечной силе, действующей на нее с противоположной стороны, баланс будет восстановлен. Почему же присутствие Солнца в непосредственной близости от этой частицы должно как-то влиять на ее поведение? Не будет ли его притяжение всего лишь частью бесконечного количества сил, если мы по-прежнему продолжаем считать Вселенную бесконечной? Не все бесконечности, ответил Ньютон, равны друг другу. Частица, находящаяся в равновесии, сказал он, будет приведена в движение некой дополнительной силой. Подобным образом эти два достойных мужа погрузились в глубины, которые оказались потаеннее всего, что было сказано большинством других философов в течение двух предшествующих тысячелетий. Бентли отослал краткое содержание своей седьмой проповеди. Вселенная – неоднородна, и поскольку она, судя по всему, находится в более или менее устойчивом равновесии, то последнее должно поддерживаться не кем иным, как Богом.

В это время Ньютон был с головой погружен в подготовку второго издания своих «Principia». Может создаться впечатление, что он испытал облегчение, когда