|
ЛИНЗЫ, КОТОРЫЕ ПЕРЕВЕРНУЛИ КАРТИНУ МИРА
Как бы ни была развита космология Старого и
Нового Света, сколько бы тысячелетий она ни
насчитывала и в какие бы возвышенные
мифологические, поэтические и научные
образы ни облекалась, -- у нее был один
непреодолимый недостаток: все наблюдения и
вычисления производились исключительно на
основе данных, полученных с помощью
невооруженного глаза. По существу, вся
история мировой астрономии и космологии
делится на две не равные по времени части --
до и после изобретения телескопа. Но
вначале был Коперник (1473--1543). Смелый мыслью,
но не духом, -- он жил и действовал с
постоянной оглядкой на мнение церковных
иерархов и долгое время не решался
опубликовать давно написанный труд -- дело
всей его жизни -- "Об обращении небесных
тел" (рис. 40). По существу, Коперник так и
не увидел всю книгу напечатанной. Она вышла
в свет уже после его смерти, а больному
автору показывали лишь набранные листы.
Первоначально изданный труд, которому
суждено было произвести подлинную
революцию в науке и умах, назывался "Шесть
книг об обращениях" ("De Revolutionibus, libri VI").
Латинское слово в ее названии
действительно включает ту же лексическую
основу, что и слово "революция",
дословно означая "переворот", "круговорот".
Сказав Солнцу "Остановись!", как
написано в эпитафии, посвященной Копернику,
он поместил дневное светило в центре
мироздания, доказав, что планеты вращаются
вокруг него. Еще до опубликования
знаменитой книги Коперник активно
распространял свои идеи в письмах и устных
дискуссиях. Всю просвещенную Европу
будоражили семь чеканных тезисов,
сформулированных великим польским ученым и
мыслителем: Центр Земли не является центром
мира. <...> Все, что мы видим движущимся на
небосводе, объясняется вовсе не его
собственным движением, а вызвано движением
самой Земли. Это она вместе с ближайшими ее
элементами совершает в течение суток
вращательное движение вокруг своих
неизменных полюсов и по отношению к прочно
неподвижному небу. <...> Любое кажущееся
движение Солнца не происходит от его
собственного движения; это иллюзия,
вызванная движением Земли и ее орбиты, по
которой мы вращаемся вокруг Солнца или
вокруг какой-то другой звезды, что означает,
что Земля совершает одновременно несколько
движений. Николай Коперник. Очерк нового
механизма мира Идеи Коперника моментально
стали мощным импульсом для формирования
нового мировоззрения и проведения
астрономических исследований.
Провозвестником первого стал "неистовый
Ноланец" -- Джордано Бруно (1548--1600),
сожженный на костре по приговору
инквизиции и за страстную пропаганду
гелиоцентрической системы мира, и за учение
о множественности миров и бесконечности
Вселенной. Главным представителем опытных
"бестелескопных" наблюдений был
датчанин Тихо Браге (1546--1601) (рис. 41). Вместе с
учениками (среди которых был и гениальный
Кеплер) ему удалось составить удивительно
точные таблицы движения светил, внести
поправки в карту звездного неба, обнаружить
происходящие там изменения (невероятно
смелая и рискованная мысль в условиях
господства доктрины абсолютной
неизменности Мироздания). Тихо Браге, в
частности, обосновывал это с помощью
наблюдения за изменениями яркости
обнаруженной им "новой звезды" (рис. 42).
(Только в ХХ веке поняли, что Тихо Браге
открыл редчайшую сверхновую звезду.) Ее
открытие явилось громом среди ясного (точнее
-- звездного) неба. Дело в том, что и сам
астроном, и весь ученый и неученый мир были
убеждены: согласно Священному писанию,
Вселенная была сотворена однажды и раз и
навсегда. Со дня божественного творения в
ней по определению -- как выражаются логики
-- ничего больше не должно появляться. А тут
целая звезда! Сегодня данный феномен
объясняется просто: вспыхнула сверхновая.
Но в ХVI веке появление нового светила
означало потрясение научно-теологических
основ. В Россию гелиоцентрические идеи
проникли практически сразу же после их
обнародования в Западной Европе (рис. 43). В ХVII
веке русской читательской общественности
был хорошо известен переводной трактат "Зерцало
всея Вселенныя", где подробно излагалась
теория Коперника. А спустя еще столетие в
домах россиян можно было увидеть большую
печатную космографическую картину с
изображением "глобуса земного и
небесного" (то есть карты звездного неба),
где теория Коперника (наряду с системами
Птолемея, Тихо Браге и Декарта) пояснялись
не только прозаически, но и в стихах (виршах):
Коперник общую систему являет: Солнце в
середине вся мира утверждает. Мнит движимей
земли на четвертом небе быт, А луне окрест
ея движение творит. Солнцу из центра мира
лучи простирати, Оубо землю, луну и звезды
освещати*. Однако подлинная революция в
наблюдательной астрономии произошла после
появления в Европе первых телескопов.
Изготовленные разными шлифовальщиками
линз и торговцами очков, они
демонстрировались то в одном, то в другом
научном центре. На основании устных
сведений уже в 1607 году великий Галилео
Галилей (1564--1642) самостоятельно изготовил
свой первый еще не вполне совершенный
телескоп (рис. 43). * Ровинский Д.А. Русские
народные картинки. Кн. 2. Листы исторические,
календари и буквари. Спб., 1881. С. 279. Сначала я
сделал себе свинцовую трубу, по концам
которой я приспособил два оптических
стекла, оба с одной стороны плоские, а с
другой первое было сферически выпуклым, а
второе -- вогнутым; приблизив затем глаз к
вогнутому стеклу, я увидел предметы
достаточно большими и близкими; они
казались втрое ближе и в девять раз больше,
чем при наблюдении их простым глазом. После
этого я изготовил другой прибор, более
совершенный, который представлял предметы
более чем в шестьдесят раз большими.
Наконец, не щадя ни труда, ни издержек, я
дошел до того, что построил себе прибор до
такой степени превосходный, что при его
помощи предметы казались почти в тысячу раз
больше и более чем в тридцать раз ближе, чем
пользуясь только природными способностями.
Сколько и какие удобства представляет этот
инструмент как на земле, так и на море,
перечислить было бы совершенно излишним. Но,
оставив земное, я ограничился
исследованием небесного... Галилео Галилей.
Звездный вестник Перед изумленным ученым
воистину открылась "бездна, звезд полна":
оказалось, что Млечный Путь состоит из
бесчисленного множества маленьких
звездочек, а между знакомыми звездами видны
десятки и сотни новых, доселе незаметных
для невооруженного глаза. На Луне Галилей
обнаружил горы и долины. Были открыты
спутники Юпитера и фазы Венеры. Казалось,
мир должен немедленно обомлеть от восторга.
Но даже бесспорные опытные данные вызывали
неприятие и обвинения в фальсификации.
Очевидное -- еще не значит общепризнанное.
Хрестоматийным фактом до сих пор считается
показательное демонстрирование Галилеем
своего телескопа 24 ученым в Болонье. Ни один
из них не увидел спутников Юпитера, хотя в
расположении звезд и планет разбирались
прекрасно. Даже ассистент Кеплера, горячий
сторонник гелиоцентрической системы,
который был специально делегирован великим
ученым на публичную демонстрацию, не смог
толком ничего разглядеть. Вот что он
сообщал в письме Кеплеру по горячим следам:
"Я так и не заснул 24 и 25 апреля, но
проверил инструмент Галилео тысячью разных
способов и на земных предметах, и на
небесных телах. При направлении на земные
предметы он работает превосходно, при
направлении на небесные тела обманывает:
некоторые неподвижные звезды [была
упомянута, например, Спика Девы] кажутся
двойными. Это могут засвидетельствовать
самые выдающиеся люди и благородные ученые...
все они подтвердили, что инструмент
обманывает... Галилео больше нечего было
сказать, и ранним утром 26-го он печальный
уехал... даже не поблагодарив Маджини за его
роскошное угощение..." Сам Маджини писал
Кеплеру 26 мая: "Он ничего не достиг, так
как никто из присутствовавших более
двадцати ученых не видел отчетливо новых
планет; едва ли он сможет сохранить эти
планеты". Несколько месяцев спустя
Маджини повторяет: "Лишь люди, обладающие
острым зрением, проявили некоторую степень
уверенности". После того как Кеплера
буквально завалили отрицательными
письменными отчетами о наблюдениях Галилея,
он попросил у Галилея доказательств. "Я
не хочу скрывать от Вас, что довольно много
итальянцев в своих письмах в Прагу
утверждают, что не могли увидеть этих звезд
[лун Юпитера] через Ваш телескоп. Я
спрашиваю себя, как могло случиться, что
такое количество людей, включая тех, кто
пользовался телескопом, отрицают этот
феномен? Вспоминая о собственных
трудностях, я вовсе не считаю невозможным,
что один человек может видеть то, что не
способны заметить тысячи... И все-таки я
сожалею о том, что подтверждений со стороны
других людей приходится ждать так долго...
Поэтому, Галилео, я Вас умоляю как можно
быстрее представить мне свидетельства
очевидцев..." Галилей как раз-таки и
ссылался на таких очевидцев,
подтверждавших открытие великого
итальянца. Но смысл этой удивительной
переписки в другом: мало, оказывается,
смотреть в телескоп -- нужно обладать не
столько хорошим зрением, сколько зоркостью
ума. Под прицельным огнем инквизиции,
только что отправившей на костер Джордано
Бруно, Галилей продолжал отстаивать
гелиоцентрическую концепцию Вселенной,
подкрепляя ее все новыми и новыми
астрономическими и физическими фактами.
Затасканный по судам и тюрьмам, больной,
полуослепший, но не сломленный, -- великий
ученый явился открывателем новой эры в
наблюдательной астрономии. С момента, когда
Галилей направил сделанную
собственноручно "трубу" в небо,
начался отсчет практической революции --
переворот в экспериментальном
естествознании. В следующем веке весомый
вклад в развитие наблюдательной астрономии
внес Исаак Ньютон. Он изобрел принципиально
новую "зрительную трубу" -- телескоп-рефлектор
(рис. 45). Отныне телескоп сделался
неотъемлемым и мощнейшим средством
научного познания и в какой-то мере
олицетворением прогресса самой науки. Чем
дальше проникали ученые в глубь Вселенной,
тем более интригующими становились тайны
Мироздания. Конечно, Тайна была всегда, и
она, как спасительный огонек надежды,
манила подвижников науки, больных и
одержимых этой Тайной. Каждому чудилось:
вот сейчас он распахнет дверь, и
человечество шагнет из темноты незнания и
заблуждения на широкий и светлый простор.
Но действительность оказывалась совсем
иной. За первой дверью обнаруживалась
другая, столь же наглухо захлопнутая, за ней
-- третья, четвертая, десятая, сотая. И так --
без конца. Познание по неволе и
необходимости превращается в непрерывное
преодоление тайн. Каждый настоящий
исследователь -- царь Эдип, который ищет
ответы на все новые и новые загадки Сфинкса-Природы.
Дальнейшее победное шествие науки в ХVII и ХVIII
веках неотделимо от успехов теоретической
и практической механики, неотъемлемой
частью которой явилась небесная механика.
Оно представлено величайшими умами,
составившими гордость и славу человечества,
творившими в разных странах: Иоганн Кеплер
-- в Германии, Рене Декарт -- во Франции,
Христиан Гюйгенс -- в Голландии, Исаак
Ньютон -- в Англии, Михаил Ломоносов -- в
России. В результате их усилий была
обоснована механистическая картина
Природы и Космоса. В науке на долгое время
установились относительное единодушие и
спокойствие. В ХIХ веке наблюдательная
астрономия по-прежнему опиралась на
прочный фундамент механистического
мировоззрения, закон всемирного тяготения,
постоянные измерения и скрупулезный
математический расчет. В это время
астрономия являлась одной из немногих
естественных наук, где точные практические
вычисления составляли основное занятие
ученых. Некоторые выдающиеся открытия
вообще делались "на кончике пера", то
есть путем математических вычислений и
расчетов за письменным столом. Так были
открыты, к примеру, некоторые из крупных
астероидов, а в дальнейшем -- две новые,
ранее неизвестные планеты Солнечной
системы -- Нептун и Плутон. Последнее
открытие произошло уже в нашем веке. ХХ век
вообще необычайно раздвинул границы
наблюдательной астрономии. К чрезвычайно
усовершенствованным оптическим телескопам
(рис. 46) добавились новые, ранее совершенно
невиданные -- радиотелескопы (рис. 47, 48), а
затем и рентгеновские телескопы (последние
применимы только в безвоздушном
пространстве и в открытом космосе) (рис. 49).
Точно так же исключительно с помощью
спутников и высотных аэростатов
используются гамма-телескопы, которые по
существу представляют собой счетчики g-фотонов
(рис. 50), позволяющие зафиксировать
уникальную информацию о далеких объектах и
экстремальных состояниях материи во
Вселенной (в частности, при помощи гамма-аппаратуры
одно время усиленно пытались (и -- теперь уже
ясно -- безуспешно) установить в отдаленных
участках Космоса наличие изолированных
областей, состоящих из антивещества).
Данные, полученные с помощью новых приборов,
отличны от привычных фотографий -- зато
позволяют получить уникальные результаты.
На этом список новых представителей "телескопического
семейства" не исчерпывается. Правда, для
регистрации ультрафиолетового и
инфракрасного излучения используются
обычные телескопы -- с той разницей, что в
первом случае применяются алюминированные
зеркала, а во втором -- объективы
изготовляются из мышьяковистого
трехсернистого стекла и других специальных
сортов стекла. Полученное из Космоса
инфракрасное излучение затем
преобразуется в тепловую или фотонную
энергию для того, чтобы его было удобнее
измерять. Как и в случае с g-лучами,
аппаратуру, регистрирующую инфракрасное
излучение, требуется поднимать на большие
высоты. С ее помощью удалось открыть много
ранее неизвестных объектов, постичь важные,
нередко удивительные закономерности
Вселенной. Так, вблизи центра нашей
галактики удалось обнаружить загадочный
инфракрасный объект, светимость которого в
300 000 раз превышает светимость Солнца.
Природа его неясна. Зарегистрированы и
другие мощные источники инфракрасного
излучения, находящиеся в других галактиках
и внегалактическом пространстве. Создания
принципиально новой аппаратуры
потребовала нейтринная астрономия.
Опираясь на вывод физиков-теоретиков о
существовании вездесущей и всепроникающей
частицы нейтрино, которая образуется при
термоядерных реакциях (в том числе
происходящих в недрах Солнца и звезд),
астрономы-практики предложили для ее
регистрации (и, соответственно, получения
уникальной информации) необычную установку,
ничем не напоминающую привычный телескоп.
Приборы размещают по принципу: не поближе к
небесным объектам, а подальше (точнее --
поглубже) от них. Наиболее подходящими для
экспериментов оказались заброшенные шахты.
Так, в 1967 году в Хоумстейкских шахтах в
Южной Дакоте (США) на глубине 1490 метров была
смонтирована мощная установка (рис. 51) в
виде громадных баков, наполненных 400 000
литрами перхлорэтилена: согласно
теоретическим расчетам он должен был
получать и накапливать информацию о
солнечных нейтрино (а, возможно, и от других
источников). К сожалению, эксперимент не дал
положительного результата. Но для науки это
тоже результат! Впрочем, точка на
нейтринной астрономии поставлена не была.
Нейтринные детекторы живут и действуют,
отбирая и накапливая информацию о
космических частицах высоких и
сверхвысоких энергий, поступающих из
внеземных источников. Существуют проекты и
других, не менее экзотических "телескопов",
например, детектора гравитационных волн (рис.
52), способных дать всеобъемлющую информацию
о ранее неведомых тайнах Вселенной. И
наверняка это не предел совершенствования
астрономических средств наблюдения. Они
непременно будут эволюционировать и дальше
по мере развития самой науки.
|
