Айзек Азимов - Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна

В этой книге Ньютон также сформулировал три закона движения. Они таковы:

1. Тело, находящееся в покое или в движении, будет оставаться в покое или двигаться с постоянной скоростью по прямой линии, если на него не будет действовать какая-то внешняя сила.

2. Изменение движения тела в результате воздействия какой-либо силы увеличивается с увеличением величины силы и уменьшается с увеличением массы тела.

3. Каждому действию соответствует равное и противоположно направленное противодействие.

А теперь посмотрим, что это означало для астрономии. Математика гравитации дала единое объяснение всем фактам, которые были открыты касательно движения небесных тел.

Например, поскольку Солнце во много раз больше, чем все остальные тела Солнечной системы, оно имеет самую большую силу притяжения. Вот почему тела вращаются вокруг него, а не вокруг Земли. Луна меньше Земли (ее масса составляет всего 1/80 массы Земли) и находится близко от нее, так что сила притяжения Земли в ее районе была сильной, поэтому Луна вращается вокруг нас.

Математику гравитации можно было использовать для того, чтобы показать, что планеты могут двигаться вокруг Солнца только по определенным кривым, называемым коническими сечениями, причем Солнце будет находиться в одном из фокусов. На самом деле Ньютон показал, что все три закона Кеплера совершенно логично выводятся в том случае, если принята математика гравитации.

Удалось объяснить даже некоторые мелочи, которые прежде были непонятными. Земная ось медленно смещалась по кругу, причем один оборот занимал 26 000 лет. Ньютон показал, что это было вызвано действием притяжения Луны ка экваториальные области Земли (которые выступают примерно на 45 километров в связи с центробежной силой, порожденной вращением Земли вокруг своей оси). Кроме того, морские приливы вызывались силой притяжения Луны.

Ньютоновские законы движения также были полезны. Его первый закон позволял объяснить, что именно заставляет планеты находиться в движении. На Земле мы привыкли к тому, что любой движущийся предмет замедляется и останавливается, если какая-то сила не заставляет его продолжить движение. Естественно, людям казалось, что это относится и к небесным телам. До Ньютона часто считалось, что боги или ангелы отвечают за планеты и заставляют их двигаться.

Ньютон указал на то, что на Земле движущиеся предметы останавливаются из-за сопротивления воздуха или трения. В космосе нет сопротивления воздуха и трения. Ньютон утверждал, что, следовательно, небесные тела продолжают двигаться не потому, что их заставляют двигаться какие-то силы, а потому что нет сил, которые бы их остановили.

Однако у Ньютона были другие проблемы. Когда были написаны «Начала», Гук поднял страшный крик, заявляя, что он первым придумал понятие гравитации. Королевское общество, которое намеревалось издать эту книгу, имело мало денег и не спешило ввязываться в спор Гука и Ньютона.

К счастью, друг Ньютона Галлей был человеком зажиточным и опубликовал книгу за свой счет. Однако в 1692 г., после особенно тяжелой схватки с Гуком, у Ньютона произошел нервный срыв, и ему пришлось провести два года в уединении.

До конца он так и не оправился, однако уже сыграл свою роль. Закон всемирного тяготения объяснил строение Солнечной системы так доступно, что по сравнению с ней все теории и воззрения древних греков на Вселенную стали казаться нелепо сложными приспособлениями.

Теории Ньютона не встретили таких трудностей, как теории Коперника. Ньютона признали сразу же.

По правде говоря, современники очень бурно восхищались Ньютоном. В 1703 г. его избрали президентом Королевского общества и переизбирали каждый год до самой смерти в 1727 г. Исаака Ньютона похоронили в Вестминстерском аббатстве рядом с героями Англии. В то время в Англии находился французский писатель Вольтер, который пришел в восхищение от того, что эта страна хоронит своих математиков с торжественностью, которую другие страны оставляют только для королей.

Однако последним словом о Ньютоне стало стихотворение, написанное Александром Попом в качестве эпитафии. В нем есть знаменитое двустишие, которое звучит так:

Точно так же, как телескоп привел к новым открытиям после Галилея, так и гравитация дала новые открытия после Ньютона. За Ньютоном пришли новые математики, которые расширили его систему и показали, как можно объяснить различные движения небесных тел, которые не объяснил сам Ньютон.

Например, перигей (ближайшее положение по отношению к Земле) и апогей (самое далекое положение по отношению к Земле) Луны не находятся в одной и той же точке пространства. С каждым оборотом они чуть смещаются и делают полный оборот вокруг Земли, возвращаясь к своему начальному положению чуть меньше чем за девять лет.

В 1749 г. швейцарский математик Леонард Эйлер разработал уравнение, которое объясняло это движение за счет сил притяжения.

Стало возможным обнаруживать даже очень слабые эффекты, которые давали весьма интересную информацию. В 1757 г. французский математик Алекси Клод Клеро вычислил количество вещества Луны и Венеры но нарушениям, которые их гравитация вызывала в движении Земли. Таким образом, закон Ньютона использовался постоянно и с успехом. Астрономы были полностью удовлетворены его применением.

А потом, в 1758 г., закон Ньютона показал свою полезность так, что это убедило не только астрономов, но и простых людей по всему миру. Это было связано с проблемой комет.

Кометы в Солнечной системе по-прежнему приносили неприятности. Работы Коперника и Кеплера их во внимание не брали. В 1680 г. Джон Флэмстид, первый королевский астроном Британии, попытался рассчитать их движение в соответствии с теорией Кеплера о том, что Солнце притягивает планеты за счет магнетизма, но это у него плохо получилось. Несмотря на все усилия, планеты по-прежнему появлялись и исчезали непредсказуемо — и по-прежнему пугали людей. Даже великий Галилей не мог объяснить причину их правления и решил, что они, по-видимому, являются оптической иллюзией.

А что, если применить к этим беспокойным кометам закон всемирного тяготения?

Ньютон сделал такую попытку — и в этом ему помогал Эдмунд Галлей, тот самый его друг, который убедил его вернуться к проблеме гравитации и финансировал публикацию его книги.

Галлей был на тринадцать лет моложе Ньютона. В возрасте двадцати лет он уже ездил на остров Святой Елены в Южной Атлантике, чтобы наблюдать и определять местоположение таких звезд, которые не видно в Северном полушарии. Вернувшись в Англию, он подружился с Ньютоном.