Брайан Китинг - Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

В своем революционном сочинении «Звездный вестник» (Sidereus Nuncius) Галилей писал с безграничной уверенностью: «Великим, конечно, является то, что сверх бесчисленного множества неподвижных звезд, которые природная способность позволяла нам видеть до сего дня, добавились и другие бесчисленные и открылись нашим глазам никогда еще до сих пор не виденные, которые числом более чем в десять раз превосходят старые и известные» {3} , [12]. Маэстро никогда не боялся раздвигать границы своих теорий. Как показало дальнейшее развитие событий, ему следовало быть осторожнее.

Тем не менее грандиозность его притязаний простительна. Помимо того что публичные заявления помогали Галилею утвердить собственный приоритет, он был вправе гордиться своими успехами, достигнутыми несмотря на существенное отставание астрономии того времени от других научных дисциплин. Надо сказать, что астрономии вообще не под силу конкурировать с другими экспериментальными науками. Даже современные астрономы не могут проводить настоящие научные эксперименты с изучением причинно-следственных связей — испытания, где используются переменные, которые можно произвольно менять, или контрольные параметры, которые можно поддерживать, изолируя влияние переменных факторов. Астрономы не могут создать в лаборатории черную дыру, потом изменить какие-то условия, посмотреть, что произойдет, и после этого сравнить результат с реальностью. Нам остается лишь вылавливать «обломки кораблекрушений», которые электромагнитные волны приносят из космоса к земным берегам, и тщательно изучать их с помощью наших телескопов.

До Галилея не было даже этого. Родившись из астрологии, предсказывающей будущее земных событий на основе небесных явлений (и никогда не стремившейся к научной доказательности), астрономия вынужденно довольствовалась ограниченными данными. Тем не менее эти первые астрономы проделали ценную работу: они накопили архивные данные, которые, оказавшись в руках Кеплера и Галилея, позволили тем пошатнуть господствующие догмы своей эпохи и положить начало так называемым Великим дебатам.

Великие дебаты — это многовековые споры о том, действительно ли человечество принадлежит привилегированному классу наблюдателей, оказавшихся в нужное время в нужном месте Вселенной. Все началось с заявления польского астронома Николая Коперника, что в центре Солнечной системы, которая в те времена считалась всей Вселенной, находится Солнце {4} . Тем самым Коперник низвел статус Земли от центра мироздания до скромной рядовой планеты, вращающейся вокруг Солнца среди пяти других планет. Его дерзкая теория была пощечиной Птолемею, астроному II века н. э., чья геоцентрическая модель мира, помещавшая Землю в центр Вселенной, незыблемо держалась вот уже больше тысячелетия. После смерти Птолемей обрел мощного сторонника — католическую церковь, согласно которой из текстов Священного Писания следует, что все сущее в космосе вращается вокруг Земли.

В январе 1610 года Галилей сделал зарисовки Луны, после чего обратил внимание на два самых ярких странствующих тела в ночном небе — Венеру и Юпитер. (Само слово «планета» на древнегреческом означает «странник».) Увиденное изумило его. Телескоп позволил обнаружить, что с течением времени обе планеты меняют свой облик. В частности, Венера проходила те же фазы, что и Луна: узкий полумесяц, который Галилей увидел при первом наблюдении, несколько месяцев спустя превратился в круг. Такое изменение освещенности, пришел к выводу Галилей, возможно лишь при одном условии — если Венера вращается не вокруг Земли, а вокруг источника света, т. е. Солнца. Эта революционная идея полностью опровергала геоцентрическую модель Птолемея. Хотя Коперник высказал ее несколькими десятилетиями раньше, именно полученные Галилеем данные позволили перевести ее из разряда предположений в доказанный факт.

Но наиболее убедительные свидетельства в пользу теории Коперника дали наблюдения за вторым небесным странником — Юпитером. Следуя принципу, что один рисунок стоит тысячи слов, Галилей нарисовал первую в истории покадровую анимацию движения небесных тел (рис. 2).

Взгляд через телескоп обнаружил удивительную вещь: оказалось, что Юпитер обладает собственным микрокосмом, системой внутри системы. У него имелись свои странствующие вассалы: четыре крошечные светящиеся точки, которые Галилей счел звездами и подхалимски назвал в честь своих покровителей — братьев Медичи. Было совершенно очевидно, что эти четыре небесных тела вращаются вокруг Юпитера, а не Земли {5} . Он следил за движением «звезд Медичи» в течение нескольких дней в январе 1610 года и нарисовал немой черно-белый фильм, который стал настоящим блокбастером.

Его наблюдения за Юпитером со всей очевидностью опровергали геоцентрическую модель Птолемея. Не только Вселенная находилась в движении, но и Земля не была единственным центром этого движения (рис. 3). Хотя Галилей не доказал , что в центре Вселенной находится Солнце {6} , он доказал несостоятельность геоцентризма, положил конец первым Великим дебатам, подорвал репутацию Птолемея (и Церкви) и подтвердил правоту Коперника. Телескоп-рефрактор Галилея стал первым рычагом, с помощью которого наша планета была вытолкнута из центра мироздания, где она находилась с древних времен. Это стало первым доказательством в пользу того, что позже назвали принципом Коперника, который утверждает, что ни один астрономический объект не занимает во Вселенной какое-то особое привилегированное место.

Воодушевленный своими открытиями, Галилей распространил наблюдения за пределы Солнечной системы, продолжив искать доказательства в поддержку теории Коперника. Зимой 1610 года он направил телескоп на Плеяды — скопление звезд в созвездии Тельца — и обнаружил в нем намного больше семи звезд, давших группе одно из ее названий — Семь сестер [13]. Вместо этого его взору предстало бесчисленное множество звезд, бо́льшая часть которых была невидима без телескопа. И еще: звезды были окружены таинственным голубоватым сиянием. Что его вызывало?

Галилей, образец универсального человека эпохи Возрождения, был не только ученым, но и художником. У всех великих художников есть муза, и у Галилея их было целых семь: Плеяды. Лазоревый ореол Семи сестер — словно кто-то вылил голубую люминесцентную краску на чернильно-черный бархат ночного неба — потряс его до глубины души. Он не мог объяснить это явление. Однако рисунок Плеяд, сделанный им в начале 1610 года, показывает не только его сверхчеловеческий интеллект, но и то, что ему, как и всем людям, было свойственно ошибаться (рис. 4).