Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

Первоначально был неприемлем даже Аристотель. Идею круглой Земли критиковали и высмеивали первые христианские богословы. Ведь из шарообразности Земли следовало, что на «нижнем» полушарии люди должны ходить вверх ногами по отношению к людям полушария «верхнего»! Существование таких «антиподов» казалось нелепым и невозможным. Идея плоской земли выглядела куда естественнее.

Замечательно, что учение Аристотеля со временем (спустя века) все-таки было воспринято, поглощено и адаптировано христианским учением. Идея Аристотеля о том, что мир таков, каким мы его видим, была понятна для всех. А идея, что огромная массивная Земля находится в центре мира потому, что это главный объект мира, созданный Богом специально для размещения здесь человека, вполне соответствовала Библии. Ведь текст Библии трактовался так, что Земля с ее водами под небесной твердью, с двумя светильниками на небе (Солнцем и Луной), с ее растениями и животными была создана именно для того, чтобы здесь мог жить человек, созданный в последнюю очередь, когда весь мир был уже «готов». При таком подходе человека можно было рассматривать как вершину творения. Эта идея христианскому учению не противоречила.

Труды Аристотеля, сохранившиеся в библиотеках монастырей, были взяты на вооружение официальной идеологией. Однако новый дух времени Средневековья убил главную мысль Аристотеля-ученого, призывавшего когда-то пользоваться для исследования мира глазами и ушами, а не выдумывать несуществующие сущности. Теперь же исследования не приветствовались, методике исследований не учили. Например, в Евангелиях (текстах об Иисусе Христе, написанных его учениками — апостолами) апостол Фома, который после воскрешения Христа не сразу поверил, что перед ним его Учитель, потребовав доказательств, и только после того, как рассмотрел и ощупал отверстия от гвоздей в руках Иисуса, признал его. Христиане скорее негативно относятся к Фоме, называя его Фомой неверующим, в отличие от прочих апостолов, поверивших сразу, не требуя доказательств. Следовало верить без доказательств!

Мир таков, каким мы его видим. Земля — плоская, и сомневаться в этом нельзя!

В школах (схолах) просто зазубривались тексты. Надлежало заучивать то, что было сказано в священных книгах, не анализируя и не требуя доказательств. Аристотеля можно (и нужно) было цитировать, но теперь спорить с ним было нельзя. Диспуты сводились к тому, что каждый из споривших приводил в качестве доводов разные цитаты из Аристотеля: так Аристотель выступал против самого себя.

Творческая энергия любознательных людей, которая никуда не делась, была вынужденно направлена не на исследования мира, а на комментирование уже существующих текстов. Труды богословов (сложно назвать их учеными в том смысле, который мы придаем этому слову сегодня) сводились к рассуждениям и комментариям по поводу Священного Писания, трудов Аристотеля и самих богословов. Выходить за рамки комментирования и предлагать новые идеи было опасно. Так, призыв Пьера Абеляра (1079–1142) «верьте доказательствам разума, а не авторитетам!» обернулся тем, что его труды в 1140 году были запрещены церковью.

Король Кастилии и Леона Альфонсо X (1252–1284), построивший астрономическую обсерваторию в Толедо и инициировавший составление таблиц с координатами звезд (знаменитые в те времена Альфонсинские таблицы), однажды неосторожно высказался, ознакомившись с системой Птолемея. Он неосмотрительно заявил, что на месте Бога создал бы систему мира попроще, и, согласно легенде, из-за этого лишился трона (хотя бы не головы). Выдающийся английский мыслитель Роджер Бэкон (1214–1294) однажды (видимо, в пылу) даже заявил, что готов сжечь сочинения Аристотеля, поскольку необходимость цитировать на каждом шагу древнегреческого философа стала тормозом для исследований и получения новых знаний. Понятно, что дело тут было не в Аристотеле, безусловно, он и сам был бы против такого духа времени!

Многие историки и философы пишут, что в Средние века творческая энергия любознательных людей была направлена на исследование феномена человека, сущности человеческого разума, его взаимоотношения с Богом. Это так. Но факт остается фактом: Zeitgeist, воцарившийся в описываемое время, не позволял думать (или, во всяком случае, высказываться публично) об устройстве мира, не апеллируя к Священному Писанию. Дух времени не допускал проведения исследований, не позволял ставить эксперименты, планировать наблюдения. Это не было принято, так не следовало делать, и угроза обвинения в ереси всегда явственно присутствовала.

Жизнь всегда сложнее, чем ее описание. Жизнь Европы в Средние века, конечно, нельзя сводить только к тому, о чем написано в этом разделе книги. Но факт остается фактом: за всю эту непростую эпоху в Европе не было сделано ни одного астрономического открытия. Представления об устройстве Вселенной не развивались.

К забытой на многие столетия гелиоцентрической идее вернулся Николай Коперник (1473–1543) — замечательный польский ученый, астроном и математик, чье имя связывают с первой научной революцией. Коперник был священнослужителем католической церкви (каноником), чему поспособствовал его дядя, ставший католическим епископом. Коперник получил неплохое образование, обучаясь разным наукам (включая медицину) в университетах Кракова, Болоньи и Падуи. Астрономией он занимался всерьез, и одна из башен крепости города Фромборка, куда он переехал в 1512 году, была оборудована под его обсерваторию.

Согласно имеющимся историческим данным, он стал приверженцем гелиоцентрической (Солнце в центре мира) системы практически с самого начала XVI века, читая в университетских библиотеках полузабытые труды великих греков. Над главным трудом своей жизни, получившим название «О вращении небесных сфер. Шесть книг» Коперник работал на протяжении сорока лет.

Судя по всему, на мысль о том, что в центре Вселенной находится не Земля, а Солнце, Коперника навели труды его давних предшественников — пифагорейцев Филолая и Хикетаса (Никиты), а также Аристарха. Сочинение Коперника повторяло структуру Птолемеева «Альмагеста», только в сокращенном виде: вместо тринадцати книг, из которых состоял труд Птолемея, у Коперника получился «шеститомник». И вместо обоснования системы Птолемея (Земля в центре мира) в соответствующем томе приводились доводы в пользу гелиоцентрической системы.

Основные положения системы Коперника сводились к следующему. Земля не является центром мира — вокруг нее вращается только Луна. Сама же Земля движется вокруг Солнца, как и другие планеты, от Меркурия до Сатурна, при этом она вращается вокруг своей оси. Суточное вращение звездного неба Коперник считал кажущимся явлением — на самом деле это следствие вращения ­Земли. Годичное перемещение Солнца по небу, а также петлеобразное движение планет легко и естественно объяснялись в этой системе собственным движением Земли вокруг центрального светила.

Коперник считал, что планеты закреплены на твердых концентрических прозрачных сферах (эта идея восходила еще к Пифагору). Самой внешней из сфер являлась сфера неподвижных звезд, на внутренней поверхности которой находятся звезды. Подобно Аристарху (а впрочем, с этим не спорил и Птолемей), Коперник полагал, что звезды находятся чрезвычайно далеко, из-за чего невозможно увидеть смещение звезд из-за годичного движения Земли. Если у Птолемея гигантская внешняя сфера со ­звездами должна была непрерывно (и очень быстро) вращаться, совершая один полный оборот за звездные сутки, то у Коперника эта сфера была неподвижной.

Солнце в центре системы мира Коперника. Земля вращается вокруг Солнца, как и планеты. Луна вращается вокруг Земли.

Для объяснения неравномерности движения небесных тел Коперник был вынужден частично сохранить придуманные Птолемеем деференты и эпициклы, которые обычно при упрощенном описании системы Коперника не упоминаются. Тем не менее они там были. В предварительном варианте системы, опубликованном в его «Малом комментарии о гипотезах, относящихся к небесным движениям» (1514), 80 Птолемеевых эпициклов были заменены на 34. Это, конечно, упрощало систему, но не радикально. Окончательный же вариант системы образца 1543 года был заметно сложнее первоначального — изменились (усложнились) механизмы, объясняющие явление прецессии, а также смещение планет по широте и долготе.

Легенда гласит, что уже больной и частично парализованный после инсульта Коперник успел увидеть свою книгу напечатанной. Но есть сведения о том, что это только миф — к моменту появления тиража он был уже в коме. Наверно, мы уже ни­когда не узнаем, как было на самом деле.

Есть еще один вопрос, который обсуждается до сих пор. Как сам Коперник относился к своей теории? Считал ли он, что Вселенная действительно устроена так, как он ее описал, или допускал, что такое описание позволяет упростить расчеты положений небесных тел (по сравнению с методом Птолемея), но не имеет отношения к реальности?

Спор вызван анонимным предисловием к книге, в котором говорится, что предлагаемая система — не более чем математический прием для упрощения вычислений, не претендующий на объяснение устройства мира. Предисловие приписывалось самому Копернику, однако есть данные, что вступительный текст написал некто Андреас Озиандер, которому ученик Коперника Георг Ретик поручил заниматься изданием. Похоже, что предисловие Озиандер вставил в текст книги, чтобы смягчить революционный вывод о том, что Земля не находится в центре мира.

Из самого текста книги Коперника следует, как указано в вузовском учебнике «История астрономии», который написали московские астрономы Алина Иосифовна Еремеева и Феликс Александ­рович Цицин, что автор великого труда вполне серьезно относился к своим изысканиям и считал, что мир устроен именно так, как написано в его книге.

Книгу увидели и прочитали многие. Гелиоцентрическая теория была изложена в уже упомянутом сорокастраничном «Малом комментарии» (1514), а затем в книге Георга Ретика «Первое повествование», изданной в 1540 году. Здесь концепция была изложена еще до выхода в свет монументального труда Коперника. Далеко не все могли прочитать и понять то, что здесь было написано. Но сама идея быстро распространилась по Европе.

4. Вселенная без границ

Уста премудрых нам гласят: «Там разных множество светов, Несчетны солнца там горят, Народы там и круг веков…» Михаил Ломоносов, «Вечернее размышление о Божием величестве при случае великого северного сияния»

Переход к новой картине мира в истории называется коперниканской революцией. Это была действительно революция в мировоззрении: ведь Земля перемещалась из центра мира куда-то на периферию. Пристанище человека становилось не особым центральным местом во Вселенной, а всего лишь одной из планет, не первой и не последней.

Эта революция проходила долго и непросто.

Казалось бы, никаких новых оснований к изменению картины мира не было. За полтора тысячелетия не появились ни новые наблюдения, ни факты, ни доказательства, которые говорили бы о движении Земли вокруг Солнца. Все, что можно было предположить по этому поводу, уже говорил ранее, например, Аристарх, да и не он один. Собственные наблюдения Коперника не были точнее наблюдений древних греков. Более того, расчеты, выполненные по системе Коперника, оказывались в ряде случаев менее точными, чем по системе Птолемея, — особенно если не использо­вались обновленные Альфонсинские таблицы положений небесных светил. На первый взгляд, более простая (по сравнению с системой Птолемея) си­стема Коперника оказывалась в некоторых отношениях, наоборот, более сложной. Хотя в ней были отменены ­экванты и некоторые эксцентры, а также стало меньше эпи­циклов, но для достижения согласия с наблюдениями Копер­нику пришлось ввести новые (другие) эпициклы, а также четыре независимых движения Земли. С точки зрения простоты система Коперника не радикально отличалась от старой.

Кроме того, высшие иерархи католической церкви сочли, что отказ от центрального положения Земли противоречит Священному Писанию. Сначала, впрочем, они достаточно благосклонно отнеслись к изданию труда Коперника, полагая, что нет ничего дурного в том, чтобы применить новые упрощенные приемы расчета положений планет. Но когда все больше людей стали говорить о том, что Земля, возможно, действительно не является центром мира (а значит, не очень-то похожа на вершину творения) — католики почувствовали запах ереси.

По-видимому, ситуация с восприятием новой картины мира заметно обострилась в связи с деятель­ностью выдающегося итальянского мыслителя Джордано Бруно (1548–1600). С точки зрения церкви, Бруно был, безусловно, еретик. Многие положения христианского учения он отвергал напрочь. Например, он считал, что Иисус Христос — это не Бог, а просто маг, который, как и его апостолы, показывал какие-то фокусы на берегах Галилейского озера. Он не верил в догмат непорочного зачатия Девы Марии и смеялся над ним, отрицал таинство Пресуществления (принятое в рамках христианского учения представление о том, что вино и хлеб в ходе специального религиозного обряда в некотором смысле превращаются в кровь и тело Христа). В общем, все, что ­могло быть нарушено с точки зрения католиков, Джор­дано нарушил.

При этом Бруно вовсе не был атеистом. Он не верил в Христа, но верил в такого Бога, который сотворил бесконечную Вселенную, наполненную бесконечным количеством миров. К системе Коперника Бруно сначала отнесся с сомнением, но затем, осознав ее смысл, стал ее поддерживать. Бруно пошел дальше Коперника: он считал, что Солнце вместе с обращающимися вокруг него планетами, включая Землю, — это всего лишь крошечный фрагмент бесконечного мира, в котором каждая звезда подобна Солнцу, а значит, около каждой звезды могут быть свои планеты, населенные, как Земля.

В 1592 году по трем доносам итальянского аристократа Джованни Мочениго, с которым Джордано Бруно вел занятия по развитию памяти, философ был арестован инквизицией. Церковники на протяжении восьми лет допрашивали его, призывали раскаяться и отказаться от еретических взглядов. Джордано Бруно настаивал на своем. Он был отлучен от церкви и передан в руки светских властей с рекомендацией о наказании «без пролития крови». В 1600 году на площади Цветов в Риме он был сожжен на костре заживо. Ему в вину вменялись еретические воззрения. Однако в глазах отцов церкви и учение Коперника все больше ассоциировалось с ересью.

Прошло несколько лет. В 1609 году молодой итальянский профессор Галилео Галилей (1564–1642), узнав об изобретении в Голландии подзорной трубы, самостоятельно соорудил новый прибор и навел его на небо. Человечество обрело замечательный инструмент для изучения Вселенной — телескоп. Разумеется, Галилей стал рассматривать в телескоп все, что он мог увидеть на небе. У Венеры Галилей обнаружил фазы, подобные фазам Луны. Следя за изменением фаз Венеры на протяжении нескольких месяцев, Галилей убедился в том, что Венера облетает Солнце (а не Землю) по замкнутой траектории. Это было прямое и очень убедительное подтверждение правильности теории Коперника.

Телескоп — зрительная труба для астрономических наблюдений.

С помощью своего телескопа Галилей открыл четыре спутника Юпитера, которые явно обращались вокруг этой планеты. То, что небесные тела могут двигаться друг вокруг друга, а не только вокруг Земли, становилось очевидным. Это тоже подрывало позиции Земли как единственного центра мира. О таком устройстве мира еще недавно говорил и писал Джордано Бруно, но теперь его взгляды подтверждались фактами.

В 1616 году руководство католической церкви издало эдикт, запрещавший систему Коперника. Ее нельзя было упоминать, на нее нельзя было ссылаться, книга Коперника была внесена в папский Индекс запрещенных книг. Согласно этому решению, и автор этой книги, которую вы сейчас читаете, и сами ее читатели должны были подвергнуться наказанию (конечно, если бы это произошло в XVII веке). Сжигать на костре нас с читателем, наверно, никто бы не стал (строго говоря, и Бруно сожгли не за приверженность системе Коперника, а за еретичество), но очень серьезный разговор с представителями инквизиции точно состоялся бы.

Итак, происходили не очень понятные события. До открытий Галилея в мире не было новых доводов в пользу гелиоцентрической системы. При этом католическая церковь, жестко контролировавшая идеологические на­строения, была настроена против гелиоцентризма. Как же в этих условиях могла произойти коперниканская революция?

Судя по всему, причина снова была в очередной смене духа времени. Исследователь этого времени советский философ Людмила Михайловна Косарева выдвинула гипотезу, объясняющую этот ­феномен[10].

Среднему европейцу в XVII веке жилось, пожалуй, не слишком комфортно. Средневековый уклад жизни разрушался на глазах. Привычный образ жизни, который выстраивался веками, быстро уходил в прошлое. Европу охватили феодальные междоусобицы, в которых проявлялись новые товарно-денежные отношения. Предприимчивые люди отправлялись в далекие путешествия в поисках заокеанских богатств, ценных товаров, новых рынков сбыта и дешевой рабочей силы. Для обес­печения путешествий, для повышения прибыли, а значит и производительности труда, требовались новые технологии, новые подходы, новые инструменты, способы и методы. Всё это быстро меняло привычный образ жизни.

Мир менялся. Критическое мышление брало верх, несмотря на сопротивление церкви.

Стремление человека к расширению границ мира и освоению новых пространств приводит к появлению новой информации и новых технологий. И наоборот.

Описываемое время — это еще и кровопролитные гражданские войны, сопровождавшиеся небывалыми эпидемиями чумы, голодом и тревожными прорицаниями. Люди видели разрушение городов, пожары, смерть, несправедливость. Они ощущали тотальную духовную власть католической церкви, пытавшейся контролировать души и разум людей. Не случайно еще веком раньше возникло движение Реформации, ­когда, согласно легенде, богослов Мартин Лютер прибил к дверям церкви свои знаменитые 95 тезисов, направленные против злоупотреблений католической церкви. Тот же Бруно, не стесняясь в выражениях, именовал католических монахов ослами.

Реформаторы считали, что человек изначально ничтожен и греховен. Он находится на периферии мира — говорили они, — и чтобы продвинуться к духовному центру бытия, приблизиться к Богу, нужно упорно трудиться и непрерывно само­совершенствоваться. Реформаторы требовали от людей самоограничений и подвижничества — всего того, что Джордано Бруно называл «героическим энтузиазмом». Заметим, что так жить хотелось далеко не всем.

Мир, в котором людям нет спасения, несовершенен.

Католики, естественно, не желали сдавать позиции. Против Реформации и ее сторонников были развернуты репрессии. На фоне борьбы с Реформацией рушились многие догмы.

Никакая религия, никакой тоталитарный подход не может уничтожить творческую мысль. В разгар этих событий в Европе спонтанно возникали новые идеи (большей частью умозрительные) об устройстве мира. Люди пытались понять, что же представляет собой этот противоречивый мир, в котором они живут. Тут были и мистические откровения, приписывавшиеся таинственному Гермесу Трисмегисту (Трижды Величайшему), и конструкции, предлагавшиеся астрономами. Например, датский астроном Тихо Браге (1546−1601) предложил гибридную систему, где вокруг неподвижной Земли обращаются Луна, Солнце и далекие звезды, а все планеты и кометы обращаются вокруг Солнца.

Косарева считала, что в этих условиях человеку крайне сложно было ощущать себя вершиной творения. Темная несправедливая Земля, наполненная горем и лишениями, с трудом укладывалась в представление об идеальном и светлом центре мира.

Мы созерцаем бедствий страшный час,

Второй потоп обрушился на нас.

И всё добро исчезло из Вселенной, —

писал в начале XVII века английский поэт Джон Донн. Такими были ощущения о том времени.

Понятно, что люди, далекие от науки, подчас не знавшие даже тех слов, которые употребляли астрономы и математики в своих малопонятных книгах, не могли оценить математические построения и логику разных вариантов картины мира. Но на уровне обыденного сознания было совсем несложно поверить в то, что Земля, погрязшая в несправедливости, войнах и эпидемиях, не может быть центром Вселенной. Конечно же, Земля должна находиться где-то на ее задворках, вдали от божественного идеала, населенная темными и изначально несчастными людьми. Ну а на место центра Вселенной лучше всего подходило Солнце — идеальное, светлое, неуязвимое, несущее свет и тепло (а значит, и жизнь) нашему темному миру.

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, и далекие невидимые планеты около других звезд — населены подобно ­Земле. Непривычное словосочетание «множественность обитаемых миров» было впервые применено именно этим замечательным человеком. Реальное же открытие планет у других звезд произошло спустя четыреста лет после появления трудов Джордано Бруно[12].

Бесконечность мира на первый взгляд сложно себе представить. Автор неоднократно слышал, что «это невозможно вообразить», «можно сойти с ума, если в это вдумываться», «об этом даже страшно размышлять». На самом деле каждый из нас с детства сталкивается с бесконечностью. Любой ребенок понимает, что, например, не существует самого боль­шого натурального числа: к любому числу можно прибавить еще единицу, потом еще одну, и так до бесконечности. Летящий в звездолете космонавт никогда не столкнется со стенкой, на которой написано: «Конец мира». Если же такая стенка перед ним и появится, то, преодолев ее (например, пробив насквозь), можно, по-видимому, лететь дальше и дальше — опять-­таки, как говорится, до бесконечности.

Можно, конечно, сказать, что это тоже умозрительные рассуждения, не основанные на опыте, но это так. Оказывается, что представить себе конечную Вселенную гораздо сложнее, чем бесконечную — если, конечно, всерьез задуматься. Дело в том, что мы не можем себе представить конец пространства, точнее, отсутствие пространства, — куда бы, в какую бы сторону мы ни двигались в космосе, мы можем продолжать это движение бесконечно, никогда не сталкиваясь ни с каким «концом мира»[13].

Понятие бесконечности естественно возникает в сознании разумного существа вместе с появлением логики. Вспомним первые картины мира с многочисленными «подставками» под тяжелой землей: для того чтобы прервать «дурную» бесконечность подставок, приходилось вводить божественную волю. Все прекрасно понимали, что иначе от бесконечности не избавиться. Люди старались не рассуждать о том, что находится за сферой неподвижных звезд в системах Птолемея и Коперника или за небесной твердью, накрывающей плоскую Землю. Но, если задуматься, неизбежно возникал вопрос о бесконечности пространства за твердью, и его невозможно было отменить рассуждениями о втором, третьем и седьмом небе. Люди думали об этом, не могли не думать. Даже в мрачные времена Средневековья, когда критическое мышление пытались заменить зазубриванием и комментированием Священного Писания.

Одним из предшественников Джордано Бруно был кардинал Римской католической церкви Николай Кузанский (1401−1464). Этот человек считал Вселенную бесконечной, полагая, что у бесконечного пространства не может быть никакого центра — ни в виде Солнца, ни в виде Земли, что миров в такой Вселенной может быть тоже бесконечное количество, и они вполне могут быть обитаемы. Эти естественные мысли, по-видимому, не могли не появляться у мыслящих людей. Они, конечно, и появлялись. Тот же Бруно писал, что величию Бога может соответствовать только созданная Богом вечная и бесконечная Вселенная с бесконечным же количеством разных миров.

Заметим, что представление о бесконечной Вселенной разрушало представления о твердых прозрачных небесных сферах, а также твердой и непрозрачной сфере неподвижных звезд в системах мира Пифагора, Птолемея и Копер­ника. Прозрачные сферы были специально придуманы для того, чтобы закрепить на них планеты и, по всей видимости, уберечь от «падения». Но критический анализ мог бы уже две тысячи лет назад обнаружить парадокс: а на чем держится Земля, которая со времен Анаксимандра парит в пространстве без подставок и постаментов? И если Земле не нужно опираться на какое-то основание, может быть, планеты и звезды тоже могут находиться в свободном полете?

Размышления выдающихся мыслителей — таких как Николай Кузанский и Джордано Бруно — разрушало «кристалл небес». У ­человека не было новых фактов об устройстве мира (до появления телескопа в 1609 году), в этом смысле за две тысячи лет ничего не изменилось. Изменился сам человек — он учился думать по-новому. Две тысячи лет назад твердые хрустальные сферы казались вполне приемлемыми элементами описания мира. К XVII веку эти конструкции, которых никто никогда не видел, теперь казались думающим людям архаичной и нелепой экзотикой, вызывающей множество вопросов.

Мысль о бесконечной Вселенной поражала воображение. Бесконечная Вселенная без центра и начала становилась новой картиной мира, рождавшейся в ходе коперниканской революции.

5. Вселенная под властью тяготения

…Да! Так он и доложит, не заботясь О предрассудках каменных голов. Он не допустит сказок и гипотез, Все кривды жерновами размолов. Павел Антокольский, «Ньютон»

Когда мы говорим о том, что в головах людей Вселенная стала бесконечной, надо понимать, что речь идет не обо всех людях. Галилей и его просвещенные современники прекрасно понимали, что никаких твердых оболочек во Вселенной нет. Николай Кузанский и Джордано Бруно прямо говорили о бесконечной Вселенной. Но в то же время множество (на самом деле большинство населения земного шара) людей продолжали видеть мир глазами древних.

Но с давних времен существовал еще один важный для любознательных людей вопрос. Благодаря каким силам движутся небесные тела?

Были времена, когда считалось, что небесные тела — живые, и движутся они сами, потому что этого хотят. Были времена, когда люди полагали, что небесными телами управляют духи. Был вариант: специально обученные ангелы перемещают в небе светила…

Шли века, и представления об ангелах-двигателях постепенно становились все менее очевидными («дух времени» менялся). Конечно, никто ничего не знал точно, но, с другой стороны, человечество постепенно привыкало к тому, что в окружающем нас мире действуют неодушевленные силы— то, что назвали законами природы. Взять, например, дождь. Течение воды, судя по всему, не требует постоянного вмешательства ангелов, Бога или каких-то иных сверхъестественных сил. Оно подчиняется природным закономерностям.

Надо еще раз подчеркнуть: и две, и три тысячи лет назад вода текла точно так же, как в XVII веке. Но если раньше мысль о духах и ангелах казалось вполне уместной, теперь просвещенным людям, обладающим критическим мышлением, говорить об этом было бы как-то несерьезно. Люди (мы говорим о самых образованных из них) знали гораздо больше своих далеких предков. Дух времени изменился: он сделал востребованными критическое мышление и научный метод восприятия действительности.

Итак, что за силы управляют миром? В XVII веке уже можно было даже сказать: что это за физические силы?

Уже упоминавшийся Иоганн Кеплер потратил немало времени для поиска ответа на этот вопрос. Третий закон движения планет, открытый Кеплером, показывал, что по мере удаления от Солнца периоды обращения планет увеличиваются быстрее, чем радиусы их орбит. Это означало, что по мере приближения к Солнцу скорости движения планет становились все больше: Меркурий движется быстрее Венеры, Венера — быстрее Земли, Земля — быстрее Марса и так далее. Кеплер предположил, что источник какой-то силы (движущей души, как он писал) содержится в центральном Солнце — чем дальше от источника, тем слабее «движущая душа».

Кеплер, сформулировав свои законы движения планет, решил, что они свидетельствуют в пользу идеи о силовом воздействии Солнца на пла­неты. «Навострите уши, физики: ведь предпринимается замысел вторжения в вашу область!» — писал астроном.

Современник Кеплера Уильям Гильберт (1544–1603) занимался помимо прочего изучением магнетизма. Он выдвинул предположение, что Земля является огромным магнитом (об этом говорило поведение стрелки изобретенного Гильбертом компаса). Магнетизм был наглядным примером физической силы, и ученый допускал, что это универсальная сила, которая действует во всей Вселенной. На рубеже XVI−XVII веков всерьез обсуждалась идея — не вращается ли Земля под действием магнитных сил? Даже приливы и отливы пытались объяснить магнитным влиянием Луны.

В 1609 году (в том же году Галилей построил первый телескоп) Иоганн Кеплер сформулировал гипотезу о том, что Солнце — тоже магнит и оно вращается (вращение Солнца было вскоре подтверждено наблюдениями солнечных пятен в телескоп). Вращение Солнца создает вихрь в прозрачном веществе — эфире, который наполняет всю Вселенную, полагал Кеплер. Этот эфирный вихрь и заставляет планеты двигаться вокруг Солнца — чем дальше от Солнца, тем медленнее.

Это была очень неплохая идея, которая тем не менее оказалась неверной. Но элементы этой идеи впоследствии подтвердились. Солнце действительно магнит, оно действительно вращается, и магнитное поле, простираясь во все стороны от светила, вращается вместе с Солнцем[14]. Но оказалось, что планеты движутся совсем по другой причине.

Французский ученый и философ Рене Декарт (1596–1650) предложил картину мира, в которой существовало множество вихрей эфира, подобных описанному Кеплером. Каждый вихрь — это система, подобная Солнцу, вокруг которого вращаются планеты, увлекаемые вихрем. Центральные светила (в том числе Солнце) состоят из маленьких «тонких» частиц, излучающих свет, а планеты построены из более тяжелых «темных» частиц, отброшенных центробежной силой вращения вихря.

Декарт кое в чем был прав: Солнце и звезды состоят из сравнительно легких частиц раскаленного газа (точнее, плазмы), планеты — из более тяжелых частиц, а также частиц, объединенных друг с другом в еще более тяжелые частицы твердого вещества. Но идея об изначальных вихрях, заполняющих Вселенную, оказалась неверной.

Поразительно, что указанный научный поиск происходил в то же самое время, когда церковь запрещала систему Коперника, настаивала на правильности системы Птолемея с твердыми хрустальными сферами и Землей в центре. Труды Декарта, как и многие труды других исследователей, попали в Индекс запрещенных книг.

…Как известно, решение задачи было найдено великим английским физиком, которого звали сэр Исаак Ньютон (1642–1727). Его заслуженно считают основоположником классической физики. Ему принадлежит великое научное достижение — он открыл закон всемирного тяготения.

Конечно, идея о том, что в мире существует некая сила притяжения, не раз появлялась задолго до сэра Исаака, и здесь можно было бы назвать множество известных имен (например, Роберт Гук, 1635–1703). Но объединить в одну стройную концепцию идею о силе притяжения и три экспериментально подтверждаемые закона Кеплера удалось только Ньютону.

Относительность движения тела в разных системах измерения.

Широко известна история о том, как яблоко (в одном из вариантов — упавшее прямо на голову Ньютона) привело его к мысли о существовании силы тяготения. Это, конечно, не так: то, что все предметы на Земле притягиваются к ней, люди осознали задолго до Ньютона.

Во времена Ньютона уже было понятно (это убедительно показал еще Галилей), что если на тело не действуют никакие силы, то тело будет двигаться прямолинейно и равномерно. Аристотель двумя тысячами лет раньше ошибочно полагал, что в таких условиях тело вообще не будет двигаться. Понятия инерции (способность тела сохранять скорость неизменной) в те времена еще не существовало. Кроме того, находится тело в покое или движется — зависит от наблюдателя. Так, например, с точки зрения водителя автомашины, сумка на сиденье покоится, а с точки зрения прохожего — она быстро перемещается вместе с автомобилем.

Исаак Ньютон, английский математик, физик, астроном и теолог, открыл силу тяготения.