Читать интересную книгу Космос - Карл Саган

Согласно первому закону Кеплера, планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. По второму закону Кеплера, радиус, проведенный от Солнца к планете, заметает одинаковые площади за равные промежутки времени. Путь от В до Л планета проходит за то же время, что от F до Е и от D до С. При этом площади секторов BSA, FSE и DSC равны, проще себе представить. Мы могли бы отмахнуться от этих законов как от пустых математических умствований, далеких от повседневной жизни. Но этим законам повинуются планеты, равно как и мы сами, приклеенные тяготением к поверхности Земли, несущейся через межпланетное пространства Мы движемся в соответствии с законами природы, которые первым открыл Кеплер. Когда мы отправляем космический аппарат к другим планетам, когда мы наблюдаем двойные звезды, когда мы исследуем движение далеких галактик, то обнаруживается, что во всей Вселенной выполняются законы Кеплера.

Много лет спустя Кеплер вывел свой третий и последний закон движения планет, закон, связывающий движение различных планет, раскрывающий действие часового механизма Солнечной системы. Кеплер изложил его в книге, названной «Гармонии Мира». Очень многие вещи он считал проявлением мировой гармонии: порядок и красоту движения планет, существование математических законов, объясняющих это движение (идея, восходящая к Пифагору), и даже музыкальную гармонию, «гармонию сфер». Орбиты планет, за исключением Меркурия и Марса, так мало отличаются от круговых, что мы не можем изобразить эти отличия даже на предельно точной диаграмме. Земля для нас – движущаяся платформа, с которой мы наблюдаем за движением других планет на фоне картины далеких созвездий. Внутренние планеты движутся по своим орбитам быстро: вот почему Меркурий по праву носит имя посланца богов. Венера, Земля и Марс – каждая следующая планета обращается вокруг Солнца медленнее предыдущей. Внешние планеты, такие как Юпитер и Сатурн, совершают свой путь с величавой неспешностью, как и приличествует царям богов. Третий закон Кеплера, или закон гармонии, утверждает, что квадраты периодов планет (интервалов, за которые совершается полный оборот по орбите) пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца; чем больше расстояние до планеты, тем медленнее она движется, причем в строгом соответствии с математическим законом: Р 2 = а 3, где Р соответствует периоду обращения планеты вокруг Солнца, измеряемому в годах, а величина а – это расстояние планеты от Солнца, измеряемое в астрономических единицах. Одна астрономическая единица – это расстояние от Земли до Солнца. Юпитер, к примеру, находится на расстоянии пяти астрономических единиц от Солнца: а 3 = 5•5-5 = 125. Какое число, умноженное само на себя, дает 125? Похоже, что 11 довольно близко к тому, что нам нужно. И именно 11 лет составляет период обращения Юпитера вокруг Солнца. Аналогичные рассуждения применимы к любой планете, астероиду или комете.

Не довольствуясь добытыми у природы законами движения планет, Кеплер пробовал найти лежащую в их основе более фундаментальную причину, некое влияние Солнца на кинематику миров. Планеты ускоряли свой ход, приближаясь к Солнцу, и замедляли, отходя от него. Каким-то образом отдаленные планеты чувствовали присутствие Солнца. Магнетизм также был воздействием, ощущаемым на расстоянии, и в невероятном предвидении идеи всемирного тяготения Кеплер предположил, что фундаментальная причина подобна магнетизму:

Моя цель – показать, что небесная машина должна быть уподоблена не божественному организму, а скорее часовому устройству... потому как почти все многочисленные движения происходят под влиянием одной, очень простой магнитной силы, подобно тому как в часовом механизме все движения [вызываются] простым грузом.

Магнетизм и гравитация, конечно, не одно и то же, и все-таки дух захватывает, как подумаешь, сколь фундаментальным было нововведение Кеплера: он предположил, что количественные физические законы, применимые на Земле, лежат в основе установлений, правящих небесами. Это было первое немистическое объяснение движений, наблюдаемых в небе; оно сделало Землю частью Космоса. «Астрономия, – сказал он, – это часть физики». Кеплер стоит особняком в истории; последний ученый, который занимался научной астрологией, был и первым астрофизиком.

Не склонный к смиренному умалению своих открытий, Кеплер характеризует их следующим образом:

Эта симфония голосов позволяет человеку менее чем за час сыграть музыку вечности и хотя бы в малой степени почувствовать наслаждение Бога, Верховного Артиста... Я свободно поддаюсь священному неистовству... смерть положит этому конец, и я пишу книгу, чтобы она была прочитана, неважно – сейчас или только потомками. Она может ждать своего читателя хоть сто лет, как сам Господь ожидал 6000 лет своего свидетеля.

В «симфонии голосов», полагал Кеплер, скорости движения каждой планеты соответствуют определенные ноты латинского музыкального звукоряда, который широко использовался в его время: до, ре, ми, фа, соль, ля, си, до. Он утверждал, что нашей планете в гармонии сфер отвечают «фа» и «ми», что Земля всегда воспроизводит эти звуки и что они находятся в прямой связи с латинским словом fames (голод). Он доказывал, и небезуспешно, что больше всего Земля подходит под описание одинокой юдоли скорби. Ровно через восемь дней после того как Кеплер открыл свой третий закон, произошло событие, которое вовлекло Прагу в Тридцатилетнюю войну. Военные потрясения разрушили жизни миллионов людей, и Кеплера в том числе. Он потерял жену и сына в эпидемии, которую принесли с собой солдаты, его царственный покровитель был свергнут, а сам он отлучен от лютеранской церкви за свой бескомпромиссный индивидуализм в вопросах веры. Кеплер вновь стал беженцем. Противоборство, которое и католики, и протестанты провозглашали священной войной, было скорее эксплуатацией религиозного фанатизма теми, кто жаждал земли и власти. В прошлом войны обычно заканчивались, когда воюющие князья исчерпывали свои ресурсы. Но теперь для поддержания действующей армии в ход пошло организованное мародерство. Устрашенное население Европы беспомощно взирало, как плуги и серпы в буквальном смысле перековывают на мечи и копья[41].

Волны слухов и паранойи прокатывались по странам, обрушиваясь на самых беспомощных. Среди множества других жертв оказались одинокие старые женщины, заподозренные в колдовстве: мать Кеплера увезли посреди ночи, запихнув в сундук для белья. В Вейль-дер-Штадте, родном городке Кеплера, в период между 1615 и 1629 годами каждый год около трех женщин подвергали пыткам и казнили как ведьм. А Катарина Кеплер была сварливой старухой. Она ввязывалась в споры, которые раздражали местную знать, и приторговывала сонным зельем, а возможно, и галлюциногенами, вроде тех, что приготовляли в те времена мексиканские курандерос[42]. Несчастный Кеплер полагал, что он сам в какой-то мере способствовал ее аресту.

Дело в том, что он написал одно из первых научно-фантастических произведений, призванных разъяснить и популяризировать науку. Книга называлась «Somnium» («Сон»). В ней описывалось путешествие на Луну, космические странники, которые с лунной поверхности наблюдают восхитительную планету Земля, что медленно вращается в небе над ними. Изменяя перспективу, мы могли представить себе, как обращаются миры. Во времена Кеплера одним из главных аргументов против идеи о вращении Земли было то, что люди этого вращения не чувствуют. В «Somnium» Кеплер попытался изобразить вращение Земли более правдоподобным, эффектным и понятным: «Поскольку большинство не может заблуждаться... я предпочитаю быть на стороне большинства. Поэтому я приложил огромные усилия, чтобы стать понятным как можно большему числу людей». (В другой раз он замечает в письме: «Не обрекайте меня на одну только рутину математических выкладок – оставьте мне время для философских спекуляций, единственного моего наслаждения»[43].)

Изобретение телескопа положило начало тому, что Кеплер называл «лунной географией». В «Somnium» он изображает Луну изобилующей горами и долинами, «пористой, как будто изрытой кавернами и пещерами». Это отклик на открытия Галилея, который незадолго перед тем увидел лунные кратеры в первый астрономический телескоп. Кеплер представлял себе Луну населенной существами, которые хорошо приспособились к суровой окружающей среде. Он изображает медленно вращающуюся Землю, видимую с поверхности Луны, и высказывает догадку, что континенты и океаны нашей планеты порождают ассоциации, подобные тому человеческому лицу, которое мы видим на Луне. Сближение в Гибралтарском проливе берегов Южной Испании и Северной Африки вызывает в его уме образ девы в струящихся одеждах, которая вот-вот поцелует своего возлюбленного, – хотя, на мой взгляд, это больше напоминает соприкасающиеся носы.