Маркус Чаун - Гравитация. Последнее искушение Эйнштейна

Нам мало известно о том, каким Ньютон был в студенчестве. Судя по всему, он ни в чём себя не проявлял, как впоследствии и его последователь Альберт Эйнштейн. Тем не менее он упорно изучал математику и другие науки и поглощал труды греческих философов. Самое важное, однако, заключалось в критичности его подхода к чтению. Ньютон писал в своём дневнике: «Платон мне друг и Аристотель мой друг тоже, но мой лучший друг — истина».

Когда в 1665 году Ньютон снова вернулся в Вулсторп, стояло лето и воздух был наполнен жужжанием насекомых и пением птиц. Картина была столь идиллической, что трудно было поверить, будто всего в 160 километрах отсюда, в Лондоне, люди падали замертво на улицах. Они дрожали в ознобе и лихорадке, страдали от судорог и болей в конечностях, кто-то хватал ртом воздух, кто-то кашлял кровью. В подмышках и паху у них надувались бубоны — это чумные бактерии размножались в их лимфатических узлах. Вспышка чумы унесла тогда более 100 000 душ — четверть всего населения Лондона. Их тела увозили на повозках и без всяких церемоний сбрасывали в общие могилы. [10] Дефо Д. Дневник чумного года. — 1722.

Усадьба Вулсторп представляла собой несколько обветшалое двухэтажное здание из серого известняка, примостившееся с краю долины реки Уитэм и окружённое яблоневыми деревьями и овечьими пастбищами. Здесь, сидя за своим рабочим столом, Ньютон отгораживался от ужасов, происходящих в большом мире. Возможно, он не был способен к сопереживанию, и потому эта задача давалась ему легко. А возможно, он просто понимал, что ничего не может сделать. Зачем беспокоиться о том, что не можешь изменить? К чему переживать о вещах, которые находятся в руках Всевышнего?

В душе Ньютон был прагматиком, а прагматичный человек даже самое страшное время может использовать как передышку, как возможность заглянуть в мысли Творца. «Мой лучший друг — истина», — писал Ньютон. Её поисками он и занялся в Вулсторпе, пока ужасы чумы терзали Англию. Путешествуя в одиночестве по волнам мысли, он станет самым видным математиком в мире. [11] Wordsworth W. The Prelude. — 1888. Он откроет законы оптики и цвета, математику «счисления» и свой знаменитый бином. Но самое главное — он сформулирует универсальный закон притяжения.

Срок для этого подошёл, потому что к тому моменту уже существовала реалистичная модель, показывающая положение Земли в космосе. Однако так было не всегда.

Когда-то люди считали Землю центром Вселенной. Легко понять, как они допустили такую ошибку. В конце концов, и Солнце, и Луна, и звёзды довольно очевидным образом вращаются вокруг Земли.

Если бы не несколько «но».

Пять планет, видных невооружённым глазом, — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн — явно выделялись для наших предков на небесном своде тем, что медленно переползали с места на место на фоне других, неподвижных звёзд. [12] Планеты на ночном небе движутся вдоль узкого пути, называемого зодиаком, на котором располагаются 12 крупных групп звёзд (созвездий), соответствующих 12 знакам зодиака. Причина этого состоит в том, что орбиты планет находятся примерно в одной и той же плоскости, называемой эклиптикой. Это, в свою очередь, объясняется тем, что планеты сформировались из плоского диска космического мусора, вращавшегося вокруг недавно образовавшегося Солнца. Что самое интересное, они делали это с разной скоростью. Если следить за какой-нибудь из них каждую ночь, неделю за неделей, однажды она изменит направление движения, а потом снова пойдёт назад, вычерчивая в небе безумную петлю. Как это возможно, если все планеты движутся вокруг Земли?

Никак. Потому что они этого не делают.

Для объяснения аномального движения планет (кстати, само слово «планета» происходит от греческого слова, означающего «странник») была придумана хитроумная схема. Греки верили, что небеса, в отличие от земли, — это царство истинного совершенства. А совершенной фигурой они считали круг. Возможно, пока планета обходит вокруг Земли, она также совершает оборот меньшим радиусом вокруг собственного центра? Так родился эпицикл, или круг внутри круга. Вращение по меньшему кругу объясняет, почему иногда планеты начинают двигаться в обратном направлении по своей орбите.

На самом деле это решение загадки планетарного движения — один большой обман. Если взять достаточно много кругов внутри кругов внутри кругов, можно сымитировать любое движение. Кроме того, подобное решение слишком сложное и громоздкое, а главные качества современного научного объяснения — это простота и лаконичность.

Более эффективное объяснение необычному движению планет предложил в 1543 году польский астроном Николай Коперник. Что если центр всего не Земля, а Солнце и все планеты, включая нашу собственную, движутся по орбитам вокруг него? В этом случае, как писал Коперник в своём труде «О вращении небесных сфер», движение планет становится понятным. По мере обращения вокруг Солнца Земля часто догоняет и перегоняет более медленные планеты, например Марс. С точки зрения наблюдателя на Земле, такой обгон выглядит как движение Марса назад на фоне неподвижных звёзд. [13] Звёзды кажутся неподвижными относительно друг друга из-за того, что находятся на огромных расстояниях от нас: дистанция до самой близкой к нам звезды примерно в миллиард раз больше длины земной орбиты. Но на самом деле звёзды перемещаются в пространстве, и по прошествии времени (тысяч лет) это движение может изменить внешний вид созвездий до неузнаваемости.

Идеи Коперника оставили свой след. Теперь в космосе оказалось целых два небесных тела, вокруг которых вращались другие: Солнце с планетами, включая Землю, и сама Земля со своим спутником Луной. Ситуация ещё больше усложнилась, когда итальянский учёный Галилей смог рассмотреть Вселенную поближе с помощью своего астрономического телескопа. Он не только увидел звёзды, незаметные невооружённому глазу, горы на Луне и фазы Венеры, но и в 1610 году открыл четыре луны Юпитера. Получается, в Солнечной системе не два центра, а как минимум три !

Древние представления разваливались на глазах. Согласно верованиям древних греков, самым важным для понимания нашего мира и Вселенной в целом является местоположение. Каждая из четырёх стихий — земля, огонь, вода и воздух — имеет своё место и стремится к нему. Все они связаны с Землёй, а сама стихия земли, что неудивительно, направлена так, чтобы быть как можно ближе к центру нашей планеты. В новом же представлении о мире местоположение не играло такой роли. Иначе как во Вселенной могли появиться целых три точки, вокруг которых вращаются другие небесные тела?