Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной

Вот каким представало Копернику мироздание, если изложить его постулаты современным языком. Единого центра Вселенной не существует. Центр Земли – не центр Вселенной. Центр Вселенной расположен поблизости от Солнца [18]. Расстояние от Земли до Солнца по сравнению с расстоянием до звезд пренебрежимо мало, вот почему у звезд не наблюдается параллакса. Наблюдаемое ежедневное вращение Солнца и звезд по небосклону определяется вращением Земли, а сами Солнце и звезды неподвижны. Ежегодные изменения движения Солнца по небесам на самом деле объясняются тем, что Земля вращается вокруг Солнца. И, наконец, петли, описываемые планетами (попятное движение), также вызваны движением Земли. Это так радовало Коперника, что он добавил приписку: «Таким образом, одного лишь движения Земли достаточно, чтобы объяснить очень много небесных неправильностей».
В этих фразах заключены истоки колоссального переворота в мышлении человечества. Опираясь практически исключительно на рассуждения по дедукции, Коперник закрутил нашу драгоценную Землю и отправил ее блуждать по Вселенной. Но хотя распространение «Комментария» и обеспечило Копернику определенную научную репутацию, он лишь несколько десятилетий спустя пересмотрел свои записи и подробно разработал математическую сторону своей теории, подготовив ее к публикации – правда, судьба распорядилась так, что публикация состоялась лишь посмертно, в 1543 году. Так появился великий трактат «De revolutionibus orbium coelestium» – «О вращении небесных сфер». Почему Коперник столько медлил, остается исторической загадкой [19]. Можно было бы предположить, что существенной причиной такой удивительной нерешительности был страх перед предстоящей борьбой с церковниками и научным сообществом, которые и так сотрясались под натиском Реформации.
Эта модель перетряхнула небесную механику и придала ей новые очертания, однако и она была весьма несовершенной. Как нам теперь известно, несмотря на то, что теперь Земля, Солнце, звезды и планеты оказались на нужных местах друг относительно друга, Коперник все же приписывал им некоторые свойства, из-за которых его модель соответствовала астрономическим наблюдениям лишь с натяжкой. В сущности, Коперник отмел не все сложные геометрические конструкции Птолемея, а лишь некоторые из них. Например, он по-прежнему опирался на эпициклы, чтобы лучше подстроиться под наблюдаемые ежегодные перемещения планет и Солнца.
Физическая основа теории стала значительно лучше, однако применение модели на практике все так же оборачивалось кошмаром по той простой причине, что Коперник цеплялся за набор представлений, восходивших еще к Аристотелю. Он предполагал, что все движения светил – будь то по эпициклам или вместе с огромными хрустальными сферами – происходят по идеальным окружностям и с постоянной скоростью. Модель соответствовала классическим представлениям, была очень красивой с геометрической точки зрения и совершенно ошибочной, но Коперник об этом и не догадывался. Тем не менее он заронил зерно переворота в научной мысли – и какого переворота!
* * *
За несколько десятилетий сразу после публикации «De revolutionibus» Коперника появилось множество новых противников птолемеевой Вселенной – и множество столь же рьяных ее поборников. Некоторые из противников дорого заплатили за свои воззрения, например, Джордано Бруно [20]. Этот монах-доминиканец родился в 1548 году, спустя пять лет после смерти Коперника. Научные и философские изыскания привели его к тому, что он стал сторонником не только гелиоцентрической системы, но и представления о бесконечности Вселенной, о том, что Солнце – всего-навсего одна из звезд и что громада всего сущего наверняка содержит в себе множество иных обитаемых миров. Бруно опирался на идеи древнегреческих атомистов и разработал модель мироздания, намного опережавшую его время. Однако Бруно занял весьма провокационную позицию и по другим религиозным вопросам, это привлекло пристальное внимание властей, и в 1600 году инквизиция сожгла бедного Бруно на костре за ересь.
Примерно в это же время состоятельный и знатный датский астроном Тихо Браге [21] делал колоссальные успехи в наблюдениях и записях движения светил. Телескопов тогда еще не было, и Тихо Браге пользовался лишь своими острыми глазами и хитроумными измерительными устройствами, чтобы следить за небесной механикой: он изобретал новые модификации квадрантов, секстантов, астролябий, чтобы измерять углы и координаты с достойной изумления точностью. Однажды ночью – дело было в 1572 году, когда Тихо Браге исполнилось 26 лет, – на его глазах в ноябрьском небе Западной Европы зажглась новая звезда [22]. Никакого параллакса Браге не зафиксировал, однако в предыдущие ночи этой звезды точно не было, и он пришел к выводу, что Вселенная не незыблема, она способна меняться, причем очень резко.
Сейчас мы понимаем, что Браге наблюдал вспышку сверхновой – в данном случае это был мощный взрыв набравшего критическую массу белого карлика, звездного остатка, расположенного примерно в 8000 световых годах от Солнечной системы. Благодаря наблюдению этого важнейшего явления западные астрономы стали с новыми силами изобретать усовершенствованные способы измерения положения и яркости объектов и искать новые объяснения их поведению. Сам Тихо Браге мучительно пытался сочетать или по крайней мере примирить птолемееву космологию с моделью Коперника. Он представил собственную, «тихоническую» гео-гелиоцентрическую модель, в которой Солнце и Луна двигались по орбите вокруг Земли, однако все остальные планеты вращались вокруг Солнца.
При всей своей надуманности эта модель самого Тихо Браге вполне устраивала, поскольку параллакса у звезд он так и не зафиксировал, а это легко объяснялось тем, что «вялая» Земля оставалась неподвижной. Мало того, эта модель позволяла найти компромисс со сторонниками мировоззрения Коперника, которые относились к своим научным представлениям очень нервно. Однако тщательность, с которой Браге вел астрономические наблюдения, заложила основу для следующего важнейшего шага на пути научного прогресса – и этот шаг сделал немец Иоганн Кеплер, одно время работавший помощником Браге.
За четыре года до встречи с Браге, которая состоялась в 1600 году, Кеплер опубликовал трактат, в котором с жаром отстаивал систему Коперника: этот трактат называется «Mysterium Cosmographicum» – «Космографическая тайна». Интересно, что Кеплер был не только одержим чистой математикой, но и глубоко религиозен и считал, что все, что определяет положение и движение небесных тел, подчиняется Господней воле. Это отчасти объясняет, почему его первая гелиоцентрическая модель мироздания представляла собой правильные многогранники, вписанные друг в друга – это было очень красиво с геометрической точки зрения, однако не имело никакого отношения к действительности.
Кеплер прожил очень трудную жизнь, и его научная биография не менее сложна. Он был готов трудиться до изнеможения, особенно на ниве науки, и оказался весьма плодовитым ученым. Исследования оптики натолкнули его на открытие фундаментального закона о том, что яркость объекта обратно пропорциональна квадрату расстояния до него. В 1604 году произошла еще одна вспышка сверхновой, и Кеплер, как и Браге, сделал вывод, что в отсутствие измеримого параллакса аристотелева модель вечной и неизменной Вселенной, вероятно, неточна. А главное – Кеплер оказался в уникальном положении в том, что касается объяснений, почему системы Птолемея и Коперника неточно предсказывали поведение светил. В конце 1601 года Тихо Браге безвременно скончался от лихорадки, и Кеплер унаследовал [23] точнейшие, подробнейшие таблицы позиций и отклонений светил, составленные великим астрономом. Некоторые источники полагают, что Кеплер весьма изобретательно подстроил все так, чтобы заполучить эти записи прежде, чем имущество зажиточного астронома разделят между наследниками. Кеплер уже некоторое время сотрудничал с Браге и точно знал, чего хочет. Беспрецедентные данные, собранные Тихо Браге, позволили Кеплеру продолжать изучать болезненный вопрос о точном предсказании движения светил в тех случаях, когда в уже готовых моделях зияли дыры и положение небесных тел время от времени не соответствовало прогнозам. В те или иные ночи планеты ни с того ни с сего не показывались в тех местах, которые полагались им согласно моделям, и это была довольно-таки серьезная проблема, бросавшаяся в глаза.