Хабрахабр

[Перевод] Когда небеса утратили совершенство

Приход телескопов сломал наши идеалы, связанные с ночным небом

Первое издание напечатали тиражом в 550 экземпляров, из которых до сегодняшнего дня дошло полторы сотни. У меня в руке – небольшая книга, "Звёздный вестник" (в оригинале на латыни — Sidereus Nuncius), написанная итальянским математиком и учёным Галилео Галилеем в 1610. Моя копия в мягкой обложке, напечатанная в 1989, обошлась мне в $12. Несколько лет назад на аукционе Кристис первые издания книги оценивали в сумму от $600 000 до $800 000.

В этой небольшой книге Галилей сообщает о том, что увидел, развернув свой новый телескоп по направлению к небесам: явные свидетельства того, что небесные тела состоят из обычного материала, такого, как зимний лёд на островах. И хотя история науки не увенчала «Вестник» такими же щедрыми лаврами, как Ньютоновские "Математические начала натуральной философии" или Дарвиновское "Происхождение видов", я считаю, что это была одна из наиболее влиятельных научных книг, когда-либо изданных. Материальность звёзд, совмещённая с законом сохранения энергии, говорит о том, что звёзды обречены на вымирание. Результат вызвал революцию в умах, разделявших небо и землю, вызвал захватывающее расширение территории материального мира и бросил вызов Абсолюту. Сейчас находится в музее Галилея во Флоренции. Звёзды в небе, наиболее яркие символы бессмертия и постоянства, однажды закончат свою жизнь и умрут.

Телескоп Галилея, использованный им для наблюдения небес в 1610.

С 1592 года он преподавал математику в Университете Падуи. Галилей родился в Пизе и вырос во Флоренции. В конце 1580-х он провёл свой знаменитый эксперимент с движением и падающими телами. Будучи не в состоянии разобраться со своими долгами на одну лишь зарплату – ему нужно было выплачивать пособия сёстрам, а также поддерживать трёх детей любовницы – он сдавал жильё и торговал научными инструментами. Даже не увидев этого чуда, он быстро разработал и сделал телескоп самостоятельно, и он оказался в несколько раз мощнее голландского. В 1609, в возрасте 45 лет, он услышал о новом увеличительном устройстве, недавно изобретённом в Нидерландах. Телескопы в Нидерландах называли «шпионскими стёклами» [англ. Он, судя по всему, стал первым человеческим существом, направившим такую штуку в небо. перев.], что вызывает определённые подозрения по поводу их применения). spyglass; у нас – «подзорная труба» / прим.

Его первый инструмент увеличивал объекты примерно в 12 раз. Галилей шлифовал и полировал линзы самостоятельно. Дожившие до наших дней его телескопы можно увидеть в редко посещаемом музее Галилея во Флоренции. В итоге он смог создать телескопы с тридцатикратным увеличением, и объекты в них казались в тысячу раз ближе, чем на самом деле. Я недавно изучал его реплику. Первый его телескоп был 93 см в длину и 4 в ширину, это была трубка, сделанная из дерева и кожи, с выпуклой линзой с одной стороны и вогнутым окуляром с другой. И тусклостью. Во-первых, я был удивлён малостью поля зрения, которое было размером с монетку, расположенную на расстоянии вытянутой руки. А направив примитивный телескоп на здание в сотне метров, я смог различить кирпичи, которых не было видно невооружённым взглядом. Однако, немного прищурившись, я смог разглядеть бледные картинки в этой монетке тусклого света.

За ними находились вращающиеся кристальные сферы, держащие на себе звёзды, а самую дальнюю сферу, Primum Mobile, вращал пальцем сам Бог. Сложно представить волнение и удивление Галилея, которое он, наверное, испытал, впервые посмотрев при помощи своего инструмента вверх, на «небесные тела» – столетиями описываемые, как вращающиеся сферы луны, солнца и планет. И всё это было в единстве с сознанием Бога. И всё это должно было состоять из эфира, пятого элемента Аристотеля, безукоризненного и идеального по форме и составу, описанному Мильтоном в поэме "Потерянный рай", как «эфемерная квинтэссенция Небес». На самом же деле Галилей увидел через свою маленькую трубу кратеры на луне и тёмные пятна на Солнце.

Лишь в одном Фома отступил от Аристотеля: время жизни Вселенной, бесконечное по Аристотелю, было конечным согласно христианской догме. На несколько столетий ранее Фома Аквинский успешно поженил космологию Аристотеля с христианской доктриной, включая эфемерную природу небесных тел и идею неподвижно висящей в центре мироздания Земли. Но и сам телескоп стал вызовом. Обнаруженные Галилеем несовершенства небесных тел бросили серьёзный вызов Церкви. Ничего подобного до появления этого инструмента не существовало. Метровая труба Галилея была одним из первых инструментов, усиливавших чувства человека, показавшим мир, не видимый природными глазами и ушами. Некоторые считали странную трубу волшебной, вещью не от этого мира, как если бы кто-то в XIX веке увидел смартфон. Многие люди отнеслись к нему скептически, сомневаясь в реальности этого устройства и в оценке сделанных им открытий. Сам Галилей, даже будучи учёным, не совсем понимал, как эта штука работает.

Только за два этих столетия 40 000 человек, по большей части, женщин, подозреваемых в колдовстве, были сожжены на костре, повешены на виселице или обезглавлены. Нужно помнить, что вера в волшебство, колдовство и чёрную магию в Европе была широко распространена в XVI и XVII веках. Считалось, что колдуны могут насылать проклятья, повреждая клок волос или ноготь жертвы. В 1597 король Яков VI Шотландский, ставший в 1603-м Яковом I Английским, жаловался на «ужасное количество находящихся в это время и в этой стране этих мерзких рабов Дьявола, ведьм и заклинателей». Не было ли устройство итальянского математика колдовским?

Цезаре Кремонини, профессор Аристотелевой философии в Университете Падуи и коллега Галилея, отвергал его заявления о кратерах на луне и пятнах на солнце, но сам отказывался взглянуть в трубу. Другие относились к открытиям Галилея, сделанным при помощи телескопа, с подозрением не потому, что они попахивали чёрной магией или противоречили теологической доктрине, а потому, что они бросали вызов личным взглядам на мир и философским концепциям. Достаточно! Впоследствии цитировались слова Кремонини: «Я не хочу поддерживать заявления, о которых мне ничего не известно, и вещи, которых я не видел… да и наблюдения через эти стёкла вызывают у меня головную боль. Ещё один современник Галилея, Гиулио Либри, профессор аристотелевой философии в Пизе, также отказался смотреть сквозь трубу. Я не желаю более ничего слышать об этом». Галилей ответил на эти отказы в письме своему коллеге, учёному Иоганну Кеплеру:

Что вы можете сказать о ведущих философах этой академии, переполненных ослиным упрямством, и не желающих смотреть ни на планеты, ни на луну в телескоп, хотя я добровольно и специально предлагал им такую возможность тысячи раз? Мой дорогой Кеплер, хотел бы я, чтобы мы могли посмеяться над этой поразительной глупостью обычного люда. Вот уж действительно, как осёл прижимает свои уши, так и эти философы закрывают свои глаза перед светом истины.

На титульном листе написано: «ЗВЁЗДНЫЙ ВЕСТНИК, открывающий великие и чудесные виды, и демонстрирующий взгляду каждого, а особенно философов и астрономов, вещи, что были увидены ГАЛИЛЕО ГАЛИЛЕЕМ, флорентийским аристократом и преподавателем математики из Университета Падуи, с помощью подзорной трубы, недавно им разработанной…» В книге Галилей демонстрирует собственные рисунки луны, видимой через его телескоп, на котором показаны тёмные и светлые её участки, долины и холмы, кратеры, горы и горные хребты. Небольшая книга Галилея посвящена Козимо II Медичи, великому герцогу Тосканскому. Он даже оценивает высоту лунных гор по длине их теней.

«Каждый сможет понять тогда, — пишет Галилей, — с определённостью чувств, что Луна никоим образом не обладает гладкой и полированной поверхностью, но груба, неровна, и, как и лик у самой Земли, повсюду усыпана огромными выступами, глубокими пропастями и изгибами». Когда он посмотрел на линию, разделявшую светлую и тёмную часть луны, так называемый терминатор, она оказалась не плавной кривой, которой можно было бы ожидать от идеальной сферы из теологических измышлений, но искривлённой и неровной. Иначе говоря, Земля перестала быть особенной. Также он сообщил о наблюдении лун у Юпитера, что придало убедительности гипотезе о схожести других планет с Землёй. Для такой маленькой книги это было крайне много идей. И всё это подтверждало предположение Коперника, сделанное 67 лет назад, о том, что именно Солнце, а не Земля, находится в центре планетной системы. И без всяких извинений перед Аристотелем или Церковью.

Как писал Галилей другу, «с самых высоких колоколен Венеции можно наблюдать паруса и суда настолько далёкие, что для подхода к порту на всех парусах, когда их уже можно было разглядеть без моей подзорной трубы, им требовалось по два часа и более ». За пару месяцев после публикации Sidereus Nuncius, Галилей стал известен по всей Европе – в частности, потому что у телескопа, кроме научной, были военная и коммерческая ценность. Молва об изобретении распространялась письменно и устно.

Теперь нам известно, что эти пятна вызваны временной концентрацией магнитной энергии во внешних слоях солнца. Объявление Галилея о наличии тёмных пятен на солнце стало ещё большим вызовом божественному совершенству небес. В 1611 году Христофор Шейнер, ведущий иезуитский математик в Швабии (юго-западная Германия) достал одно из этих устройств себе, и подтвердил наблюдения Галилея движущихся тёмных пятен перед солнцем. Поскольку они временные, эти пятна появляются и исчезают. Однако Шейнер взял за основу не подвергавшееся сомнению предположение Аристотеля об идеальности Солнца, поэтому начал выдвигать различные сомнительные аргументы, согласно которым это явление вызывалось другими планетами или лунами, движущимися по орбите вокруг солнца, а не было присущим самому светилу.

Обычно считалось, что математика существует в абстрактном и логичном мире. Как указано на титульном листе его книги, Галилей был математиком. В частности, противоречащие теологическим модели системы небесных тел использовались просто как удобные съемы подсчёта, описывающие видимость, а не реальность. Математики помогали учёным подсчитывать и предсказывать «реальный мир», но математика отличалась от этого мира. Но первая соответствовала теологическим и философским верованиям, поэтому считалось, что она отражает реальность. Поэтому планетарную систему Аристотеля и Птолемея с Землёй в центре и систему Коперника с Солнцем в центре можно было приравнять друг к другу как разные методы подсчёта, поскольку обе они давали достаточно точные результаты расположения планет.

19 марта 1611 года кардинал Роберто Беллармин, глава римского коллегиума, писал своим братьям-иезуитам и математикам: Когда наблюдения Галилея стали известны, представители церкви отреагировали на них со скептицизмом.

Мне нужно знать, поскольку я слышал разные мнения, а вы, преподобные отцы, будучи опытными в математических науках, легко можете сказать мне – обоснованы ли эти новые открытия, или же это всё видимость, не имеющая отношения к реальности. Мне известно, что ваши преподобия слышали о новых астрономических наблюдениях выдающегося математика.

Тем не менее, открытия, сделанные Галилеем при помощи телескопа, и его поддержка гелиоцентрической модели Коперника посчитали непростительной атакой на теологические догмы. Хотя математики Церкви спорили по поводу деталей открытий Галилея, они единогласно приняли реальность этих наблюдений. За это Галилея, праведного римского католика, однажды всерьёз рассматривавшего возможность стать священником, судила Инквизиция, заставив отречься от большинства его астрономических заявлений, и он провёл последние годы своей жизни под домашним арестом.

Именно эта материализация, попирание так называемых небесных тел, нарушило абсолютную природу звёзд. Сейчас мне хотелось бы сконцентрироваться не на неверном расположении Земли в центре мироздания, но на новом тогда понятии о материальности небес. После 1610 года многие мыслители и писатели начали считать луну с планетами местами, где есть почва, воздух и вода, подходящими для человекоподобного, пусть и необычного, населения. И разрушение началось с наблюдения кратеров и расщелин Луны. На Левании всё превосходит земные аналоги. В 1630 году Иоганн Кеплер, которому Галилей писал о «глупости обычного люда», закончил работу над очень популярной фантазией Somnium (Сон), в которой мальчик со своей матерью отправляются в космическое путешествие на луну под названием Левания. В горячей зоне Левании присутствуют живые существа, чудовищно крупные и живущие по одному дню. Горы поднимаются гораздо выше земных, равнины опускаются ниже. Поскольку Кеплер был выдающимся учёным, научный мир воспринимал эту повесть всерьёз в XVII, XVIII и даже XIX веках. Эти животные, плавающие, летающие и ползающие, живут недостаточно долго для того, чтобы построить города или правительства, но способны поддерживать жизнь.

В поэме "Слон на Луне" Сэмюэл Батлер, учёный-любитель, наблюдая Луну в телескоп, увидел идущую там битву армий, во время которой лунный слон прыгал с одной линии солдат на другую всего за несколько секунд (возможно, благодаря уменьшенной гравитации Луны). Существовало и множество других подобных фантазий. Эти книги и поэмы были написаны для обычных людей. В 1698 голландский математик и учёный Христиан Гюйгенс написал книгу «Космотеорос: открытые небесные миры, или гипотезы касательно обитателей, растений и жизни миров и планет». Слоны не прыгают по божественным сферам эфемерной квинтэссенции. Они дают некоторое представление о том, как люди в XVII веке начали считать планеты состоящими из обычной материи.

Идея о том, что звёзды могут быть солнцами, была предложена итальянским философом и писателем Джордано Бруно. Но наибольшее влияние, возможно, оказали открытия Галилея природы звёзд. За эти астрономические предположения и за отрицание других католических догм, Бруно сожгли на костре в 1600. В своей книге «О бесконечности, вселенной и мирах», опубликованной в 1584, Бруно писал, что «может существовать бесконечное количество иных миров (земель) со сходными условиями, бесконечное количество солнц или огней сходной природы».

Поэтому, когда Галилей сообщил о пятнах на Солнце, его открытия кардинально повлияли на природу всех звёзд. К началу XVII века различные мыслители обдумывали идею о том, что звёзды могут быть солнцами. Солнце и Луна выглядели так же, как другие материальные вещи на Земле. Звёзды уже нельзя было считать идеальными предметами, состоящими из некоей вечной неуничтожимой субстанции, в отличие от всего земного. Различные цвета можно было связывать с различными химическими элементами, испускающими свет. В XIX веке астрономы начали анализировать химический состав звёзд, разделяя их свет на различные длины волны при помощи призм. Звёзды были просто материалом – атомами. И оказалось, что в звёздах содержится водород, и гелий, и кислород, и кремний, и множество других распространённых земных элементов.

Этот закон – парадигма всех законов природы, как в грандиозной области применимости, так и в количественной и логической формулировке. Как только Галилей и другие объявили звёзды простым материалом, их дни были сочтены – поскольку все материальные вещи подвержены закону сохранения энергии. Энергия может переходить из одной формы в другую, как, например, когда химическая энергия спички превращается в тепло и свет её пламени. По сути, закон говорит, что энергию нельзя создать или уничтожить. Но общая энергия в замкнутой системе остаётся постоянной.

В ней хранится конечное количество энергии – только в звезде эта энергия не химическая, а ядерная. Звезда похожа на гигантскую спичку. Но запасы ядерной энергии в звезде ограничены, точно так же, как запасы химической энергии в спичке. Эта ядерная энергия высвобождается, когда атомы претерпевают синтез и создают более тяжёлые атомы. Если бы мы представили, что поместили звезду в гигантскую коробку, то общая энергия в этой коробке оставалась бы постоянной, но она постепенно перетекала бы от звезды к свету в коробке и к увеличивающейся тепловой и химической энергии всего, что поглощает этот свет. И в процессе «сжигания» звездой ядерного топлива, энергия испускается в пространство, в основном в виде света.

Но принцип остаётся. Звёзды, конечно, не находятся в гигантских коробках. Звёзды излучают энергию в пространство, расходуя свой конечный запас ядерной энергии. Звёзды, состоящие из физического материала, согласно Бруно, и Галилею, и последующим учёным, обладают ограниченным запасом энергии. Как произойдёт и с нашим Солнцем примерно через 5 миллиардов лет. В итоге этот драгоценный звёздный продукт будет израсходован, после чего звёзды сгорают и становятся тёмными. Примерно через 1000 миллиардов лет все звёзды в небе станут холодными.

И дневное небо будет тёмным. И после этого ночное небо будет абсолютно тёмным. Мириады звёзд в небе, которое когда-то считалось последним местом упокоения фараонов, воплощением постоянства, бессмертия, и других свойств Абсолюта, в итоге превратятся в холодные угольки, плавающие в космосе.

Выдержка из книги: В поисках звёзд на острове Мэн (с) 2018 (Searching for Stars on an Island in Maine) Алан Лайтман — физик и писатель, профессор гуманитарных наук в MIT.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть