В погоне за Солнцем
Шрифт:
Разъяренный Ньютон объявил Гука неспособным понять его суждения. Их обмен язвительными нападками не ослабевал с годами, не помогло и предположение голландского математика Христиана Гюйгенса (1629–1695), тоже явившееся вызовом для теории Ньютона. Гюйгенс предположил, что свет состоит из волн, а не из частиц. В действительности свет проявляет свойства и волны, и частицы, но это открытие будет сделано только через несколько столетий. Тем времен ожесточенный диспут продолжался, подогреваемый тем, что каждая сторона могла показать неполную правоту оппонента, но не могла окончательно подтвердить собственную версию.
Переместимся теперь в кофейню на лондонском Стренде, где в январе 1684-го Гук, Галлей и Рен затеяли спор о притяжении между Солнцем и планетами. После продолжительных дебатов Рен предложил щедрый приз, книгу стоимостью до 40 шиллингов (месячный доход рабочей семьи) на выбор, тому из них, кто сможет в течение двух месяцев показать, какую форму должна иметь планетная орбита, если тяготение Солнца подчиняется закону об обратном квадрате. Время прошло, ответа ни у кого не нашлось, и тогда Галлей отправился в Кембридж, чтобы поставить вопрос перед Ньютоном [280] . Как позднее рассказывал Галлей, великий ученый немедленно ответил, что у орбиты будет форма эллипса,
280
У Ньютона почти не было друзей, но Галлей, сам по себе выдающийся астроном и физик, был ему другом. В 1705 году он установил, что признаки одной кометы, появившейся в 1682 году, были очень похожи на признаки комет, появлявшихся в 1531-м и 1607-м. Галлей сделал вывод, что это не три кометы, а одна, возвращающаяся каждые неполные семьдесят шесть лет, и предсказал ее появление в 1758 году, что и произошло. Хотя ни Галлей, ни Ньютон не дожили до ее триумфального появления, сам факт наличия у кометы постоянной орбиты резко усилил аргументы в пользу ньютонова понимания тяготения. Как считает Оуэн Джинджрич, Галлею повезло, что “его” комета была настолько яркой (из примерно ста сорока периодических комет, известных на сегодня), что ее можно было опознать без помощи телескопа. В ближайшей к Земле точке она светила с яркостью в четверть Луны. Расчеты Галлея позволили проследить в истории более ранние появления кометы. Китайские астрономы наблюдали ее в 240 году до н. э., а возможно, даже в 2467 году до н. э. В вавилонских табличках встречается запись о ней в 164 году до н. э., а гобелен из Байе датируется 1066 годом н. э. Самые недавние визиты кометы Галлея (как ее немедленно назвали в 1758 году) состоялись в 1910-м и в 1986-м, а ближайший придется на 2061 год.
Ньютон в ответном насмешливо-скромном письме Гуку был краток: “Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов”. Их вздорные уколы закончились только со смертью Гука в 1703 году, после которой в результате изрядных политических махинаций его великий соперник был избран преемником на должность председателя Королевского общества. Но успех не мог изменить природы этого человека. Несмотря на всеобщее одобрение, встретившее Principia (откуда он удалил благодарность Гуку), он скрывал львиную долю своих исследований [281] , запираясь в своей комнате в Тринити-колледже, не обращая внимания на пищу, трудясь при свете свечи, полностью уходя в себя. Он всегда был в разладе с собственным миром.
281
Неопубликованное наследие Ньютона насчитывает около 2,7 млн слов, включая сотни страниц, посвященных религии. Он благоразумно держал их в секрете: принадлежа к англиканской церкви, Ньютон полагал, что почитать Христа за Сына Божьего есть грех, а Святая Троица – ересь, и эта позиция могла сильно осложнить его жизнь. Его архив сохранялся в частных руках до 1936 года, когда его частями начали продавать на аукционе Sotheby’s. Одним из покупателей стал экономист Джон Мэйнард Кейнс, который приобрел большинство сочинений по алхимии – главным образом для их спасения – и, по слухам, читал их в такси по дороге с одного заседания Казначейства на другое (Peter Dizikes, Word for Word on the Web, Isaac Newton’s Secret Musings, The New York Times. 2003. 12 июня). Выступая перед Королевским обществом, Кейнс сообщил, что видел в Ньютоне “последнего из магов, последнего из вавилонян и шумеров” (John Maynard Keynes, Newton, the Man, The Royal Society Newton Tercentenary Celebrations. Cambridge: Cambridge University Press, 1947. Р. 27).
Несмотря на то что Ньютон делал упор на концепции универсальности фундаментальных законов природы, сам он стремился не к предсказуемой, механической вселенной, а к той, где нашлось бы место для духовного, то есть алхимии, на заре своих дней в основном занимавшейся трансмутацией “низких” веществ, особенно металлов, в “высшие” посредством “правильной медицины”. К XII веку эта тайная деятельность глубоко проникла в европейскую культуру благодаря арабам. Сперва между алхимией и химией почти не делали различий, обе дисциплины были связаны с различиями материальных веществ. Но алхимия также включала в себя исследование природы в форме порождения, ферментации, трансмутации и трансфигурации.
Алхимики различали семь основных металлов, каждый соответствовал одной из планет, в то время как Солнце идентифицировалось не только с золотом как с веществом, но и с “философским золотом”, со скрытой в нем мистической силой. Все это представляло огромный интерес для Ньютона. “Ни один жар не радует так сильно, как жар Солнца”, – писал он. Чашей Грааля каждого алхимика был так называемый философский камень, идеальный баланс стихий и сил, который, считалось, способен трансмутировать любой металл в золото и сообщить земному человеку способность к всеведению. Когда Сатана у Мильтона опускается на ослепительно сияющее Солнце, поэт затрудняется дать описание светила, но сообщает, что его можно уподобить философскому камню: “Тот камень, что существовал в мечтах, / Верней, чем наяву; искали зря / Философы столетьями его” [282] . Этот талисман фигурировал под разными именами, включая “солнце”, и, как считалось, принимал две основные формы: белого камня, который мог превращать основные металлы в серебро, и красного камня в солярной фазе, который мог превращать их в золото.
282
Пер. А. Штейнберга.
В садовой пристройке, примыкающей к стене университетской церкви и оборудованной специальным дымоходом для отвода дыма, Ньютон соорудил лабораторию, где огонь полыхал днем и ночью. При выплавке темно-красного сплава (сульфида красной ртути, известного художникам как вермильон или киноварь) он выделил жидкий металл, известный как
Эпоху открытий от Коперника до Ньютона обычно называют научной революцией.
Известный популяризатор науки Джеймс Глик отмечал, что “в XVII веке наука была младшим партнером культуры, а к XIX уже стала частью культуры, причем большей”. Светские дамы заказывали портреты с секстантами и телескопами у своих ног [283] . Ньютон отбрасывет такую большую тень, что его последователей можно легко недооценить (Айзек Азимов однажды заметил, что, когда ученые спорят между собой, кто же величайший ученый в истории, на самом деле они обсуждают, кто занимает второе место). Хотя столетие после смерти Ньютона дало гораздо меньше открытий, связанных с Солнцем, важные открытия делались и тогда. Так, были произведены первые измерения скорости света, появились идеи о планетах в других звездных системах, были сделаны первые сообщения о темных линиях в солнечном спектре, делались первые работы о связи облаков с Солнцем.
283
James Gleick, Isaac Newton. N. Y.: Pantheon, 2003. Выразительное исследование Глика – источник многих биографических деталей в этой главе.
“Алхмик в своей мастерской”, изображение XIX века. В алхимии было много чепухи, но благодаря ей химия смогла развиться как наука (Courtesy of the Chemical Heritage Foundation Collections. An Alchemist in His Workshop, a nineteenth-century representation)
Один вопрос в особенности гипнотизировал как ученых, так и общественность: каково реальное расстояние от Земли до Солнца? Ни один из имевшихся расчетов не был убедителен. Ключевую роль сыграло прохождение Венеры между Землей и Солнцем – быстрое движение еле заметной точки по бурлящему солнечному диску [284] . Знаменитый третий закон Кеплера гласит, что куб расстояния планеты от Солнца пропорционален квадрату времени, за которое планета совершает полный оборот, и, соответственно, дает нам относительное расстояние каждой планеты от Солнца, но не дает никаких абсолютных цифр.
284
Венера пересекает Солнце четырежды за 243-летний цикл. Прохождения соединяются в две пары (внутри них интервал составляет всего восемь лет), расстояния между которыми составляют 121,5 и 105,5 года. Иногда “двойные прохождения” не случаются, потому что Венера не в точности проходит по линии Солнце – Земля; так было в 416, 659, 902, 1145 и 1388 годах н. э.
Хотя Венера проделывала данный путь в течение миллионов лет, впервые это заметил молодой ланкаширский викарий Джереми Хоррокс 24 нояб ря 1639 года (спеша домой из церкви, где ему пришлось прочитать целых две проповеди). Викарий тут же понял, что, если наблюдать прохождение из двух достаточно отдаленных точек, полученных результатов будет достаточно для вычисления расстояния до Венеры, расстояния от Земли до Солнца и, наконец, размеров всей Солнечной системы. Послав приятеля наблюдать за этим явлением в Манчестер, Хоррокс произвел собственные наблюдения и удовлетворенно записал: “Объект моих самых трепетных надежд… только что полностью перекрылся с солнечным диском” [285] . Однако его амбициям не суждено было реализоваться, поскольку наблюдательный пункт друга викария оказался расположен слишком близко и потому был бесполезен. Миновало еще два прохождения, когда подобное наблюдение наконец завершилось успешно [286] .
285
Donald Fernie, The Whisper and the Vision: The Voyages of the Astronomers. Toronto: Clarke, Irwin, 1976. Р. 10.
286
См.: Lt. Cdr. Rupert Thomas Gould, Jeremiah Horrox, Astronomer: A Paper Read Before Ye Sette of Odd Volumes on 28 November at Oddino’s Imperial Restaurant. London: Huggins and Co., 1923. Р. 23–24. Поскольку диаметр Солнца в сто десять раз превышает диаметр Венеры, силуэт пересекающей Солнце планеты виден на фоне разных частей солнечного диска при наблюдении из разных точек Земли. Если известно расстояние между этими точками, то простая геометрия даст расстояние до Венеры: это называется триангуляцией или параллаксом. Как люди на расстоянии в сотни миль сравнят свои наблюдения? Им следует договориться о наблюдении за конкретной стадией прохождения, условиться о точном времени наблюдений и отметить точные положения Венеры на солнечном диске.
Усилия первопроходца были со стороны Хоррокса героической попыткой новичка. В 1716 году Галлей напечатал A New Method of Determining the Parallax of the Sun, or His Distance from the Earth (“Новый метод определения параллакса Солнца, или его расстояния до Земли”), но в этом памфлете он защищал гораздо более сложный подход – задействовать как можно больше наблюдателей по всему миру. В 1761 году научное сообщество было подготовлено к следующему прохождению. Парижанин Жозеф Николя де Лиль, построивший обсерваторию и школу астрономии в Санкт-Петербурге, послал астрономов в Индию, на остров Св. Елены и в другие места, чтобы обеспечить наблюдение прохождения 6 июня, в шестидесяти пунктах были размещены как минимум сто двадцать наблюдателей. Но само событие случилось в разгар Семилетней войны, и двое ученых, астроном Чарльз Мейсон и землемер Джереми Диксон (Диксон должен был провести демаркационную линию Мейсона – Диксона), оказались на борту корабля, атакованного французским фрегатом на пути к Суматре, одиннадцать членов экипажа погибли. Наблюдениям Мейсона и Диксона помешала война, а облака помешали остальным.