Текст книги "Занимательно о космологии"

Автор книги: Анатолий Томилин

Люди неохотно расстаются с голубыми обликами своих героев. Потому, наверное, и существует красивая гипотеза, будто, поднимаясь с коленей в церкви Santa Maria sopra Minerva, Галилей топнул ногой и вскричал: «Eppur si muove!», что означает «И все-таки она вертится!». Есть даже картина, написанная художником, на которой гордый Галилей повергает в смятение прелатов своими словами. Увы, это только легенда. Старый и немощный Галилей уже не годился в борцы. Возраст сломил его, не дав, подобно Джордано Бруно, бросить судьям в лицо: «Подписывая мое осуждение от имени бога милосердного, вы дрожите от страха более, чем я, идущий на костер».

Нет, Галилей не произнес гневных и гордых слов перед судом неправым. По словам Бертрана Рассела, «произнес это не Галилей, а весь мир».

Удалось ли церкви гнусным спектаклем сломить дух ученого? Девять лет жил после суда Галилей. Жил «узником инквизиции», без права общения и бесед с кем-либо о движении Земли, без права печатать что-либо вообще. Здоровье его пошатнулось. Но мысль была еще «слишком живой для столь немощного тела». И он начинает работу над большой книгой «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению». Это была серьезная работа, подводящая итоги его физическим изысканиям, исследованиям ускоренного движения, упругости и обоснованию исчисления бесконечно малых.

Мешает старость. Галилей слепнет. Сначала на один глаз, а потом и на другой. «Увы! Ваш верный друг и слуга полностью и непоправимо ослеп. Эти небеса, эта Земля, эта Вселенная, которую я вопреки представлениям прежних веков своими наблюдениями в тысячу раз увеличил, для меня теперь сжалась в узкую нору, которую я сам занимаю», – горестно диктует он своему ученику Вивиани.

8 января 1642 года великий ученый скончался. «Смертный одр его окружали: сын Винченцо, невестка, два ученика, Вивиани и Торричелли, местный священник и два постоянных представителя инквизиции». Даже слепой, даже отрекшийся от своего учения, он был страшен церкви. Святые отцы понимали, что, несмотря на внешнее смирение, дух великого ученого и великого еретика сломлен не был.

Рене Декарт (Картезий)

Если Коперник – основоположник новой картины мира, если Галилей – создатель механики как учения о движении и равновесии в этом мире, то Декарт – основатель представления о мире, о вселенной как об огромной машине, однажды запущенной богом и продолжающей с тех пор вертеться по законам механики без всякой божьей помощи.

Отпрыск старинной французской фамилии, Рене Декарт начал свою учебу в коллегии иезуитов, по окончании которой согласно традициям поступил на военную службу. Шестнадцати лет он уже офицер, ведущий рассеянную жизнь современной ему молодежи.

Тридцати трех лет он уходит из армии и, не оставив никому адреса, скрывается в тихой Голландии. Здесь он ведет уединенную жизнь, изучает философию древних авторов и размышляет. Он занят разработкой нового, собственного взгляда на науку, на ее метод. Декарт убежден в первенстве интуиции. В том, что общие закономерности природы могут быть установлены с помощью логики и математики. Он отодвигает опыт на второй план «как вспомогательное средство дедуктивной мысли».

Декарт блестяще владел математикой. И если до него геометрия служила лишь инструментом познания Эвклидова пространства и находящихся в нем объемов, если вавилоно-индийско-арабская алгебра существовала лишь как отдельная наука, то именно Декарт объединил их в аналитическую геометрию. Он ввел в практику систему прямоугольных координат xи y, которые позволили составлять алгебраические уравнения для любых кривых, что, в свою очередь, подготовило почву для создания в дальнейшем дифференциального исчисления.

Отвергнув взгляды классической философии, он пришел к представлению о существовании двух различных миров: мира материи с единственно реальными определяющими ее качествами – протяженностью и движением, и мира души и разума. Материю Декарт представлял себе мертвой, неодухотворенной, способной лишь механически обмениваться движением с другой материей при соприкосновении. Вдохнуть же первоначальную жизнь, дать первый толчок должен был бог. Декарт вовсе не хотел ссоры с церковью и потому постарался, чтобы его система не хуже Аристотелевой доказывала существование бога.

Прогуливаясь по тихим берегам голландских каналов, философ наблюдал, как течет вода, завиваясь у плотин в мелкие водовороты, затягивающие листья и травинки на дно… «Не так ли образовался и мир? – думал он. – Бог создал из ничего некоторое количество материи, придал ей толчком начальное движение, но потом…» И под пером Декарта рождается великолепная картина того, как возник мир.

Безграничное пространство, заполненное материей и невидимым эфиром, находится первоначально в состоянии полного хаоса. Но вот возникают вихри. Вихри наподобие центрифуг сортируют материю: крупные зерна отходят к крупным, мелкие – к мелким. В дальнейшем из грубых форм образовались планеты и кометы. Из более мелких, сглаженных взаимным трением, – жидкости и небеса. Из самых мелких – Солнце и звезды…

Вихри, вихри, не оттого ли и движения планет вокруг центрального светила происходят по замкнутым путям? В схеме вихрей Декарта не оставалось места для постоянно присутствовавшего бога. Картина мира была столь наглядной после путаных толкований перипатетиков и так хорошо защищена от теологических обвинений, что получила широкое распространение. И как ни прятался от мира французский философ, как ни скрывал часто меняющиеся места своего жительства, переписываясь с одним лишь Мерсенном – «почтовым ящиком европейской науки», исчезнуть из поля зрения церкви ему не удалось. Хорошо, что он выбрал протестантскую Голландию. В католической Франции ему уже давно бы не поздоровилось. С ростом популярности его имени начинают просыпаться и протестантские пасторы, обвиняя Декарта в атеизме. Философ встревожен. Еще не остыли угли от костров Сервета и Джордано Бруно, мать Кеплера осуждена как колдунья, Галилей вызван в Рим на суд инквизиции.

Декарт уже собирался послать свою работу «Рассуждение о методе» отцу Мерсенну, когда узнал об осуждении и отречении Галилея. «Это меня так поразило, что я почти решил сжечь все мои бумаги или, по крайней мере, не показывать их никому; …признаюсь, если движение Земли есть ложь, то ложь и все основания моей философии, ибо они явно ведут к тому же заключению», – писал он своему корреспонденту. Лишь четыре года спустя в голландских книгоиздательствах выходит это сочинение Декарта с изложением сути его взглядов.

Если позволить себе вольность и задаться целью кратко и энергично изложить основы того, к чему призывал Декарт, то начать можно так: в своей работе философ убеждал: «Сомневайтесь! Сомневайтесь, черт вас побери, а не верьте на слово никаким авторитетам! Думайте сами! Человек может полагаться только на свои умственные способности!» И еще: «Для того, чтобы познать истину, нужно один раз в жизни все подвергнуть сомнению насколько это возможно».

Идеи Декарта настолько быстро распространялись в местных университетах, что протестантские профессора пришли в ярость. Главный пастор в Утрехте некто Воеций, читатель помнит это имя еще по делу Джордано Бруно, даже сделал карьеру на травле философов. Воеций был профессором Утрехтского университета, совмещая просвещение умов со службой богу. Он устраивает шумные демонстрации против взглядов Декарта, шествия студентов с криками, свистом и рукоплесканиями, которыми в те годы выгоняли со сцены провалившихся актеров.

Став ректором университета, Воеций сумел добиться вызова Декарта в суд. В Утрехте звонили колокола, а напечатанный текст вызова читали глашатаи и вывешивали на стенах домов. Декарт в суд не явился. Впрочем, Воеций все равно был доволен. Он готовился заочно осудить философа на изгнание из провинции, на штраф и уже собирал книги Декарта, чтобы развести костер.

Декарту пришлось искать защиты у влиятельных людей. «Меня уверяют, – писал он принцу Оранскому, – что Воеций вошел даже в переговоры с палачом, дабы тот развел костер как можно больше, чтобы пламя было видно издали…» Вмешательство вельмож прекратило комедию. Декарт не хотел открытого конфликта с религией Его способ сглаживания острых углов, связанных со священным писанием, чрезвычайно остроумен. Бог создал мир, учит писание. Декарт и не покушается на подобное утверждение. Но после акта творения, говорит он, развивая исходный пункт философии, господь устранился и более не вмешивается в дела самоизменяющейся природы.

«Таким образом, Рене Декарт первым попытался отделить науку от религии. Отныне люди могли проводить свои исследования, не боясь церкви. Конечно, если они в работах не задевали теологических вопросов».

Однако покоя в Голландии Декарту больше не было. И он принимает предложение шведской королевы Христины переехать к ней. Суровый северный климат оказался непригодным для слабого здоровья философа. Он простудился, заболел воспалением легких и умер на пятьдесят четвертом году жизни.

Космологические идеи Декарта, или Картезия, как он подписывал свои сочинения на латинский манер, сегодня почти забыты. Несмотря на обилие математических формул и опытных данных, его система представляла собой не более чем мечту, чем «миф о том, чем могла бы быть новая наука». Но она помогла вытеснить обветшавшую систему средневековых схоластов из университетов Европы. Декарт первым выдвинул тезис о справедливости законов природы, ибо их сотворил бог. Такая точка зрения долгие годы владела умами ученых различных стран. Ее придерживался и Ньютон и его современники, считая, что все они ищут великие законы, установленные богом и лишь еще не открытые людьми.

Декарт говорил о развитии вселенной. Выступил против вековой традиции метафизики, утверждавшей постоянство и неизменность природы «от сотворения до страшного суда». Фактически Декарт едва ли не первым после Демокрита, жившего в V веке до нашей эры, попытался рассмотреть не только строение, но и развитие мира.

Пройдет время, и науку о происхождении и развитии отдельных небесных тел станут называть космогонией. Сначала космогонисты займутся развитием Земли, потом Солнца и его системы. А там придет черед и других звезд: двойных и тройных, кратных систем и звездных скоплений, наконец, галактик – гигантских архипелагов звезд наподобие Млечного Пути. И все теории, все космогонические гипотезы станут как бы ступеньками длинной лестницы, ведущей к заветной, крепко запертой двери храма природы. К двери, к которой стремимся и мы с вами, любезный читатель, и за которой скрываются уже не части, не отдельные куски вселенной, а вся она. Тогда возникнет настоящая наука, изучающая вселенную в целом, – космология. И никогда не нужно забывать о том, что первым человеком, разглядевшим эту дверь в конце длинного марша, был Рене Декарт, который «…восстановив с основания философию, открыв смертным к проникновению путь новый, верный и прочный, одно оставил в неизвестности: скромности в нем было больше или знаний…». Эти слова выбиты на надгробии мыслителя. Давайте остановимся рядом и чуть помолчим…

Исаак Ньютон

Ньютон родился через год после смерти Галилея и через сто лет после смерти Коперника. В день его рождения, 5 января 1643 года, Декарту было 47 лет. Жил Декарт в Голландии, и слава его гремела по Европе. Рождение Ньютона прошло совсем незаметно. Во-первых, случилось это в маленькой деревушке Вулсторп, во-вторых, радости особой ближним не принесло. Ибо отец будущего математика (тоже Исаак Ньютон) скончался до рождения сына, оставив молодую вдову беременной и с весьма скудными средствами. Время же было тревожным. «Железнобокие» – так называли крестьян, собравшихся под предводительством Кромвеля в парламентскую армию – лупили во славу будущего прогресса «кавалеров» – верных защитников старых феодальных порядков и короля Карла I.

В год победы буржуазной революции Исааку было шесть лет. Вместе с бабушкой, у которой он воспитывался, мальчик радовался тому, что палата лордов была распущена, хотя и не понимал, почему надо было радоваться. И горевал по поводу казни короля, также не понимая еще, чем уж так ему близок Карл I…

Еще шесть лет спустя, окончив сельскую школу. Ньютон отправляется в ближайший городок Грэнтэм, где начинает посещать школу учителя Генри Стокса. Однако вначале учится он из рук вон плохо. Слабый физически и неловкий, Исаак постоянная жертва мальчишек. Он сторонится общих игр, не принимает участия в шалостях и проказах, не умеет ни драться, ни дать сдачи. Это жестоко уязвляло самолюбие мальчишки. Постепенно Исаак приходит к мысли о необходимости если не силой, то успехами в учебе изменить свое положение в классе. Самолюбие плюс тумаки сделали свое дело. В конце концов он становится лучшим учеником и избавляется от унизительной роли козла отпущения. Ньютон всегда любил рисовать, но теперь он больше времени отдает чтению, наблюдая явления природы, размышляет над виденным. Исключительное прилежание и знакомство с принципами философии Бэкона и Декарта в изложении учителя Генри Стокса толкают его на то, чтобы попробовать на опыте убедиться в справедливости собственных мыслей. В шестнадцать лет ставит он свой первый эксперимент: пытаясь определить силу ветра, юноша прыгает, разбежавшись, по ветру и против него и потом тщательно измеряет длину прыжка…

Мать Исаака, овдовев вторично, решает взять сына из школы и приспособить для ведения дел на ферме. Что ж, собрав немудреный багаж и раздарив свои рисунки, Исаак прощается с маленькой воспитанницей аптекаря, к которой вроде бы питал признаки нежных чувств, и возвращается в Вулсторп. Однако на ферме помощи от него было мало. Этот парень предпочитал книгу лопате, а решение математических задач далеко уводило молодого фермера от подсчета доходов хозяйства.

Примерно в то же время, после смерти Кромвеля, начинается наступление реакции. Республику отменили. Двухпалатный парламент, состоящий из палаты лордов и палаты общин, истосковавшись без королевской власти, срочно посылает за Карлом II, сыном казненного короля. Впрочем, Англии на королей никогда не везло. Карл II заигрывал с пуританами, тайно покровительствуя католикам. А залу заседаний совета предпочитал лабораторию, где развлекался наукой. «Каков поп, таков и приход», – говорит русская поговорка. Но она отлично подходит и для английского короля. Так, лорд, хранитель печати Гилфорд, увлекается изготовлением барометров. Первый министр короля Бэкингем, махнув рукой на политику, интриги и возлюбленных, запирается в своем кабинете, чтобы развлечься химическими опытами. Аристократы шлифуют линзы… Наука стала модой!

Существует мнение, что учителю Генри Стоксу удалось уговорить мамашу Исаака отпустить сына обратно в школу для подготовки к поступлению в университет. Немалую роль сыграл и дядюшка Исаака – преподобный Эйскоу, член одного из колледжей. Так или иначе в 1661 году, славном для английской науки, Исаак Ньютон поступает в Тринити-колледж в Кембридже. Этот же год ознаменовался созданием знаменитого Лондонского королевского общества, в которое объединилась группа любителей натуральной философии.

Уже в первые годы обучения Исаак Ньютон из прилежного и аккуратного субсайзера – так называли неимущих студентов, обучавшихся бесплатно, – быстро превращается в человека с исключительной самостоятельностью мышления. Он много занимается математикой, изучает оптику, наблюдает небесные светила. Привыкнув к скромному достатку, Исаак лишь изредка позволяет себе участие в студенческой пирушке и партию в карты… Некоторые биографы упрекают его даже в скупости, недоумевая по поводу полного равнодушия к девицам… Впрочем, молодой человек рано решает посвятить себя университетской карьере. А по сохранившимся средневековым традициям, члены колледжей должны оставаться холостыми. Таким образом, Ньютон на всю жизнь избавляется как от романтических грез, так и от матримониальных устремлений, выиграв тем самым массу свободного времени и нерастраченных сил для будущих споров.

В 1664 году в Лондоне вспыхивает эпидемия чумы. Все, кто только мог, бежали из города, спасаясь от заразы. Уезжает в тихий Вулсторп и Ньютон. Чума 1664 года была великим бедствием для Англии, но как представить, что было бы, не случись у Ньютона этого вынужденного двухгодичного «творческого отпуска»?.. Именно там, в деревенской глуши, молодой философ обдумал и разработал все те идеи, которые приходили ему в голову в Тринити-колледже. В Вулсторпе создал он свой знаменитый анализ бесконечно малых, названный им методом флюксий. Сегодня мы, пользуясь терминологией Лейбница, называем этот математический аппарат дифференциальным исчислением. Позже, когда Ньютон станет уже признанным ученым, возникнет между ним и Лейбницем долгая тяжба, полная колкостей, упреков и взаимных оскорблений по поводу приоритета в создании этого метода. Но это потом, в Лондоне. Пока же Ньютон полон мыслей. А когда у человека много идей, он не всегда заботится о приоритете. Он экспериментирует с оптическими приборами, шлифует линзы и зеркала. Закладываются основы его взглядов на природу света. Здесь же возникают у Ньютона и первые мысли о проблеме всемирного тяготения – идеи, нашедшие свое завершение позже в замечательном труде, названном им «Математические начала натуральной философии». Академик С. Вавилов писал в биографии Исаака Ньютона: «в вулсторпские чумные годы Ньютон создал программу всей дальнейшей своей основной научной работы и в значительной мере ее осуществил».

Как полезно, когда не бывает великих открытий

Между изданием Галилеева «Диалога» и Ньютоновых «Начал» прошло немногим более полувека. За это время в астрономии не было сделано ни одного особенно значительного открытия. И тем не менее именно в этот период старое, отжившее аристотелевское представление о мире, замкнутом скорлупой сфер, взорванное Коперником, Бруно, Галилеем, умерло окончательно, тихо и безвозвратно.

Любознательный читатель вправе спросить: почему финал длительной битвы идей падает на столь скучное время? Но не зря писал философ Гегель, что самое счастливое время то, о котором не пишут в учебниках истории. Попробуем разобраться. Прежде всего усилиями Кеплера и Галилея, Декарта, Бэкона и многих других система Коперника к этому периоду перестала быть сенсацией. Утихли страсти. Рассеялась скандальная атмосфера. Даже сама святая католическая церковь стала втихомолку пользоваться богопротивной теорией, дабы уточнить сроки наступления церковных праздников и подремонтировать календарь. Система Коперника стала рабочей гипотезой науки, проникнув во все страны.

В 1657 году ученый, иеромонах, филолог и проповедник Епифаний Славинецкий, «в философии и богословии изящный дидаскал, искуснейший в елиногреческом и славянском диалектах», был вызван из Киева в Москву для «риторического учения» и перевода греческих книг. Сохранились сведения, что в числе божественных сочинений перевел иеромонах на русский язык и шеститомное сочинение голландского математика и астронома Иоганна Блеу, содержащее изложение Коперниковой системы. Это первое, правда, не очень достоверное свидетельство о проникновении к нам в Россию нового мировоззрения. Переводчик назвал свой труд «Позорище всея вселенной». Слово «позорище» применено здесь в смысле «обозрение». Рукопись света не увидела. То ли сам благочинный перепугался изложенных в ней идей, то ли подсказали ему вовремя доброхоты из духовной братии. И все-таки это был первый проблеск наступавшей зари для просыпающейся после многолетнего татаро-монгольского ига России.

Не менее важным является и то, что, утомившись от общих рассуждений, люди стали интересоваться тем, что может дать наука практически. Такой перемене во взглядах весьма способствовала предприимчивая и развивающаяся буржуазия.

В астрономии совершенствуются методы наблюдений, улучшаются инструменты, уточняются таблицы движения планет. Данцигский бургомистр, астроном-любитель Ян Гевелий издает прекрасно иллюстрированную «Селенографию» – описание Луны. Люди с удивлением знакомятся с лунными Апеннинами и Альпами, с Морем Ясности и Морем Спокойствия. Из идеального аристотелевского тела Луна окончательно превратилась в планету подобную Земле.

Астроном Джованни Доменико Кассини, работавший в Париже, открыл вращение Марса и Юпитера. Но если планеты землеподобны, то почему отказать во вращении и Земле? Не есть ли это подтверждение опять-таки богопротивной, но мудрой Коперниковой теории?

Французские астрономы произвели важные работы по определению расстояний от Луны, Солнца и ближайших планет. Диаметр солнечной системы, ограниченный орбитой Сатурна – «высочайшей планеты», достиг почти трех миллиардов километров. Цифра просто невероятная… А тут еще датчанин Олаф Ремер, наблюдая затмения спутников Юпитера, вычислил величину скорости света, равную почти тремстам тысячам километров в секунду.

В общем, конечно, открытия были, но открытия явно прикладного характера. Была и еще одна задача, попытки решения которой сыграли большую роль в развитии астрономии.

В XVII веке все еще нет метода точного определения такой важной координаты на поверхности Земли, как долгота. Между тем колониальные устремления развитых стран требовали надежности морских перевозок. И впервые в истории для решения научной задачи сами государства вынуждены создавать научные учреждения. И не только создавать, но и финансировать и поощрять… В 1667 году для уточнения земных координат при помощи наблюдения небесных светил создается королевская обсерватория в Париже, восемь лет спустя – в Гринвиче, затем в Петербурге, в 1725 году.

Первым директором Гринвичской обсерватории был назначен Джон Флемстид, трудолюбивый и добросовестный наблюдатель, обладавший, по мнению современников, невероятно нудным характером. Король Карл II от щедрот своих подарил новому директору пышный титул «Королевский Астроном», скомпенсировав расточительность королевской души за счет более чем скромного жалования… Англичане большие любители традиций. Желая сохранить пышный старинный титул за директором Гринвичской обсерватории по сей день, они со временем увеличили его денежный эквивалент. Должность стала не только почетной, но и выгодной. Традиция родилась…

В задачу первого королевского астронома входило: «прилагать наибольшее старание и усердие к исправлению таблиц небесных движений и положений неподвижных звезд и точно так же находить столь желанные долготы мест для усовершенствования искусства навигации».

Наказ, правда, помог мало. И несколько лет спустя, отчаявшись получить решение «столь желаемой» задачи, английский парламент по предложению Ньютона объявляет конкурс на разработку наиболее точного метода определения долготы на море. Причем за ошибку не более 0,25 градуса (примерно 30 миль) назначена премия в 20 тысяч фунтов стерлингов – сумма по тем временам весьма внушительная. Позже были назначены еще две премии за менее точные решения: 15 тысяч фунтов при ошибке в 40 миль и 10 тысяч фунтов при ошибке в 60 миль. Окончательно решена была эта задача лишь в XIX веке, когда сначала русский штурман М. А. Акимов, а потом француз Сент-Илер предложили современный способ совместного определения широты и долготы места, удобный в судовых условиях.

Этот пример несколько меняет существующее мнение о скромной деятельности Ньютона в парламенте. Обычно принято считать, будто бы занятый своими мыслями Исаак Ньютон сидел на заседаниях палаты безучастно и лишь однажды взял слово. Получив торжественное разрешение председателя, ученый скромно попросил служителя закрыть окно, из которого дуло. После этого он снова погрузился в свои думы.

Это, конечно, анекдот. И автор склонен думать, что придумали его англичане, желающие создать вокруг имени Ньютона ореол необыкновенности.

Решение многих проблем того времени упиралось в вопрос о силе, управляющей движениями планет, движениями вообще и свободным падением тел в частности. Людям позарез нужен был хотя бы один количественный закон природы, позволяющий от разговоров вообще перейти к конкретным действиям.

Кеплер обработал результаты наблюдений Тихо Браге и своими законами сформулировал условия задачи, которую нужно было решить.

Затем Галилей установил принципы-правила, по которым задача о вожделенной силе должна была решаться. Гюйгенс, разработав теорию маятника, показал путь для наиболее простого ее решения. И тогда Ньютон ее решил, дав миру закон всемирного тяготения.

Интересно, что Ньютон и Гюйгенс, хорошо зная работы друг друга, долгое время не были знакомы. Их первая встреча произошла весьма курьезно. Гюйгенс приехал в Лондон и был приглашен выступить на заседании Королевского общества с докладом. Получил аналогичное предложение и Ньютон. Оба, как нарочно, выбрали самые неудачные темы своих сообщений. Так, Гюйгенс в присутствии Ньютона изложил свою ошибочную теорию тяготения. Ньютон же, в свою очередь, продемонстрировал неверные результаты измерений двойного лучепреломления в испанском шпате. (Следует помнить, что именно Гюйгенс был автором великолепной теории двойного лучепреломления.) Понятно, что после обмена такими докладами оба расстались, так и не испытав чувства взаимной симпатии.

Яблоко Ньютона

 
Случилось яблоку, упавши, перервать
Глубокие Ньютона размышленья,
И говорят, не стану отвечать
За мудрецов догадки и ученья,
Нашел он этим способ доказать
Весьма наглядно силу притяженья.
С паденьем, стало быть и с яблоком, лишь он
Был в силах справиться с адамовых времен.
 

Так писал Байрон. Анекдот о яблоке знают все. Но как связать падающий с ветки плод с сухой формулой закона?

Рассказ о яблоке имеет некоторую степень достоверности. Современник Ньютона Стекелей писал в конце жизни: «После обеда погода была жаркая; мы перешли в сад и пили чай под тенью нескольких яблонь; были только мы вдвоем. Между прочим, сэр Исаак сказал мне, что точно в такой же обстановке он находился, когда впервые ему пришла в голову мысль о тяготении. Она была вызвана падением яблока, когда он сидел, погрузившись в думы. Почему яблоко всегда падает отвесно, подумал он про себя, почему не в сторону, а всегда к центру Земли? Должна существовать притягательная сила в материи, сосредоточенная в центре Земли. Если материя тянет другую материю, то должна существовать пропорциональность ее количеству. Поэтому яблоко притягивает Землю так же, как Земля – яблоко. Должна, следовательно, существовать сила, подобная той, которую мы называем тяжестью, простирающаяся по всей вселенной…»

«Этот рассказ мало кому был известен, – пишет академик Вавилов, – но зато весь мир узнал похожий на анекдот пересказ Вольтера, слыхавшего об этом случае от племянницы Ньютона». Вольтеровская байка имела успех. И скоро предприимчивые наследники стали показывать яблоню, послужившую «главным поводом» появления «Начал» – великого произведения Ньютона, ставшего на долгие годы библией новой науки.

Весьма существенными были для разрабатываемой Ньютоном теории мысли, высказанные итальянцем Борелли в 1666 году. Борелли изучал движение спутников Юпитера и пришел к выводу, что хотя небесные тела и притягиваются, несомненно, друг к другу, однако вращательное движение вызывает в них некоторое стремление, направленное прочь от центра вращения. И если оба эти стремления равны друг другу, то спутники будут двигаться вокруг планеты, находясь всегда на одном расстоянии. Точно так же двигались планеты и вокруг Солнца…

Предположим, рассуждал Борелли, что планета находится на таком расстоянии от Солнца и движется с такой скоростью, что стремление от центра (сегодня мы называем его экономно «центробежной силой») меньше силы притяжения. Тогда планета начнет приближаться к светилу по спирали, пока обе силы не уравновесятся. Но вот, по инерции, открытой Галилеем, планета проскочила нейтральную орбиту и приблизилась к Солнцу ближе положенного. Сохранившаяся скорость движения заставит центробежную силу преодолеть притяжение. И планета снова начнет удаляться от светила по спирали…

В гипотезе Борелли нет ни строчки математических доказательств. Он просто постулирует существование силы притяжения и из нее логически выводит криволинейное движение планеты. Ньютона такой картезианский метод не удовлетворял. Прекрасный математик, он отдавал предпочтение количественным исследованиям. Вырвавшись из плена Декартовой философии, Ньютон выдвинул тезис «Гипотез не измышляю» и принялся считать.

Один из немногочисленных друзей Ньютона, астроном Эдмунд Галлей, рассказывал, что проблемой силы тяжести в связи с движением планет интересовались в то время многие. Самому Галлею в 1683 году удалось из третьего закона Кеплера вывести убывание тяжести с расстоянием по закону обратных квадратов. Однако получить эллиптическую орбиту движения светил он никак не смог. Однажды Галлей встретился в лондонской кофейне с архитектором Реном, строителем знаменитого собора святого Павла в Лондоне, и небезызвестным Робертом Гуком – физиком, математиком, экспериментатором и теоретиком, вечно бурлящим тысячей идей и ни одну из них не доводящим до конца. Разговор зашел о науке, о научных проблемах. Оказалось, что все трое отдали немало времени и сил одной и той же задаче. И никто успехом похвастаться не мог. Тогда Рен, самый богатый из всех троих, чисто в английском вкусе предложил на пари выплатить премию тому, кто докажет, что под действием силы тяжести, убывающей обратно пропорционально квадрату расстояний, движение небесных тел должно совершаться по эллиптическим орбитам. Однако ни дух соревнования, ни заманчивое предложение Рена к успеху не привели.

Как-то, зайдя к Ньютону, Галлей рассказал тому о споре и пари, заключенном в кофейне. А когда через некоторое время случай снова привел молодого астронома в Кембридж, Ньютон сообщил ему, что решение задачи у него в руках. Ровно через месяц Галлей получил от Ньютона рукопись краткого мемуара «О движении». По просьбе Ньютона мемуар этот не был напечатан в журнале Королевского общества, но его зарегистрировали на случай споров о приоритете.

Обстановка в Англии той эпохи была сложной. После смерти короля Карла II обострилась борьба партий. И Ньютону, имевшему покровителей как в одной партии, так и в другой, приходилось быть крайне осторожным. Он вообще не любил споров. И тем не менее судьба уготовила ему путь, на котором ни один его самостоятельный шаг не обходился без дискуссии.

Работая над вопросами тяготения, Ньютон много внимания уделял теории движения Луны. Это очень сложная математическая задача, потому что на ночное светило действовала не только сила притяжения Земли, но и притяжение Солнца. В математике эта задача известна как знаменитая «проблема трех тел». Имеются три большие массы, обладающие известными начальными скоростями, известным образом расположенные в пространстве, требуется определить их дальнейшее движение.