Извечные тайны неба (fb2)

- Извечные тайны неба 7.12 Мб, 579с. (скачать fb2) - Александр Аронович Гурштейн

Настройки текста:



А. А. Гурштейн Извечные тайны неба


Введение

Гуляя в тенистой роще, греческий философ беседовал с учеником. «Скажи мне, – поинтересовался юноша, – почему тебя часто обуревают сомнения? Ты прожил долгую жизнь, умудрен опытом и учился у великих эллинов. Как же так, что и для тебя осталось столь много неясных вопросов?»

В раздумье философ очертил посохом на земле два круга: маленький и большой. «Твои знания – маленький круг, а мои – большой. Но все, что осталось вне этих кругов, – неизвестность. Чем шире круг твоих знаний, тем больше его граница с неизвестностью. И впредь, чем больше ты станешь узнавать, тем больше будет возникать у тебя неясных вопросов».

Греческий мудрец дал исчерпывающий ответ.

Великий ученый может найти решение волнующих его крупных проблем. Он может, словно лучом прожектора, вырвать из тьмы неизвестности дорогу для поиска грядущим поколениям. Но никто и никогда не сможет написать в науке последнюю, завершающую главу.

Мы, люди двадцатого века, намного превзошли своих предшественников. Располагал ли девятнадцатый век космическими аппаратами и атомоходами, радио и кинематографом, электронными микроскопами, телевидением и быстродействующими вычислительными машинами?

Однако, знакомясь с трудами выдающихся ученых, например прошлого столетия, листая пожелтевшие фолианты, повсюду наталкиваешься на гордое восхищение своим, девятнадцатым веком. Он дал человечеству железные дороги и автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, телефон и трансатлантическую телеграфную связь, фотографию и начало широкого применения электричества.

И так было от века к веку. Да разве не прав был поэт и философ Джон Донн, который в 1611 г. в восхищении писал: «Из параллелей и меридианов сеть человек соткал, и эту сеть набросил на небеса, и ныне они в его владеньи». Сказано это будто бы сегодня – в эпоху освоения космического пространства. Но ведь именно тогда, в XVII в., человечество только-только осознавало потрясающую истину, что вовсе не Земля, а Солнце находится в центре нашей планетной системы. Это было величайшим переворотом в умах людей.

Мы оставили далеко позади наших предков. Потомки оставят далеко позади нас.

Когда же берет начало нескончаемый процесс познания Человеком окружающего мира? Ответ может быть только одним. Он начинается вместе с рождением Человека. Труд выделил Человека из царства животных, сформировал человеческое общество. Не пустое любопытство, не врожденная любознательность толкали Человека на познание мира. Им двигала суровая необходимость. Труд – в отличие от врожденных животных инстинктов — осознанная, целенаправленная деятельность, и его совершенствование возможно только благодаря приспособлению Человека к окружающим условиям. Человек обязан знать особенности окружающего его мира, обязан понимать свое место в Природе. С первых шагов по Земле Человек начал диалог с Природой.

Начавшись в незапамятные времена, диалог Человека с Природой прошел несколько отличных друг от друга этапов. Важнейшая страница была открыта в XVII в. в Европе: это становление современной науки, которая привела к фантастическим достижениям. 5 января 1665 г. в Париже стала выходить первая газета для ученых, а 1 марта того же года в Лондоне – первый научный журнал. С тех пор, как показывает статистика, число ученых, количество научных публикаций и объем научно-исследовательских работ стихийно увеличиваются за каждые 10-20 лет примерно вдвое.

В России наука властно заявила о себе вместе с петровскими реформами. В 1725 г. начала действовать Санкт-Петербургская академия наук, а всего через четверть века в ней окреп и развернулся во всю ширь гений М. В. Ломоносова. Русская и советская наука дали миру многих великих естествоиспытателей.

Прогресс науки идет нарастающими темпами. От 80 до 90 % научных знаний, которыми мы сегодня располагаем, приобретены в течение жизни современного ученого. Но разве сегодня уже решены все научные проблемы? Нет, наши предшественники сумели ответить лишь на те вопросы, которые были им по плечу. Одновременно было порождено множество новых вопросов и новых проблем. На повестке дня современной науки: хирургическая пересадка новых частей тела взамен пораженных болезнью и приживление пластмассовых протезов с электронными элементами, контролируемая термоядерная реакция, промышленная эксплуатация морских недр и выращивание подводных культур для питания, контроль над погодой, иммунитет от всех инфекционных болезней, искусственное глубокое замораживание человека с целью длительных космических путешествий.

«Скептик, или Пилигрим на краю Земли» – эта известная гравюра на дереве в старонемецком стиле датировалась XVI или даже XV веком. Лишь в наши дни обнаружилось, что творцом удачной стилизации был Камиль Фламмарион. Он выполнил ее столетие назад как иллюстрацию для одной из своих книг. Рисунок настолько ярко выражает мысль автора, что перепечатывался впоследствии в сотнях изданий. Прототипом рисунка послужила подлинная гравюра XVI века из «Космографии» Себастьяна Мюнстера.

Мы изучаем Природу. Мы познаем ее законы. Используя их, мы хотим улучшить жизнь людей на Земле. Открытия, родившиеся сегодня в лабораториях ученых, завтра найдут применение в медицине, в сельском хозяйстве, на новых стройках, фабриках и заводах.

Природа – чудесная книга, которую наука читает для нас. Развитие науки позволяет человеку заглянуть в завтрашний день, вселяет в человека уверенность в собственных силах. А для людей далекого прошлого окружающий их мир казался пугающим и таинственным.

В японском предании говорится, что давным-давно, в незапамятные времена, не существовало ни суши, ни неба. Были только перемешанные вместе свет и тьма. Тьма, которая тяжелее света, осела вниз и образовала Землю, а свет, поднимаясь вверх, стал небом.

Запас знаний в раннюю пору жизни человечества был еще совсем невелик. И у каждого народа рождались свои легенды, свои фантастические объяснения природных загадок. В Индии, например, верили, что Земля, как половинка арбуза коркой кверху, лежит на четырех слонах. А слоны стоят на панцире исполинской черепахи, которая плавает в море.

Тысячелетиями жили в умах людей подобные небылицы. Однако не надо осуждать их за то, чего они не знали: истина – дочь времени. Прошли многие века, прежде чем человек стал строить океанские корабли и реактивные самолеты, начал исследовать Вселенную с помощью громадных телескопов и отправлять в космос автоматические станции. Чтобы научиться этому, он прежде всего должен был лучше узнать Землю, на которой жил.

Земля – одно из бесчисленных небесных тел. Чтобы изучить Землю, надо было знать и то, что происходит на небе. Ведь жизнь людей на Земле во многом подчиняется «небесному» распорядку. От восхода и захода Солнца зависит смена дня и ночи. От перемены в пространстве взаимного расположения Солнца и Земли зависит смена времен года.

Древние люди не знали ни точных механических часов, ни компаса. Их заменяло звездное небо. Звезды вдали от родных берегов указывали мореходам направления на север, восток, юг и запад. Они служили маяками на морях и в пустынях. Луна пригодилась звездочетам для счета месяцев.

Так уже в древние времена появилась практическая необходимость в науке о небесных явлениях. И чем больше вопросов задавал человек Природе, тем больше ответов могла дать ему наука о небе и его тайнах – астрономия. «Астрон» по-гречески значит «звезда», «номос» – «закон», а слово «астрономия» можно перевести как «учение о звездных законах».

Наша книга – о путях развития астрономии и судьбах астрономов. О том, как на протяжении тысячелетий старая латинская поговорка per aspera ad astra – «путем тернистым к звездам» приобрела новый, буквальный смысл: человек действительно шагнул к звездам.

1. Кунсткамера вселенной

Domina omnium scientiarum

Над всем властвует наука (Бэкон)

Лето проходит. День ото дня раньше опускается под горизонт Солнце. В безлунную августовскую ночь взору открывается «ледяное озеро звезд», величественное и безбрежное.

В стихотворении «Плеяды» остро передал это ощущение известный русский поэт и писатель И. А. Бунин:

… И звонок каждый шаг среди ночной прохлады.
И царственным гербом
Горят холодные алмазные Плеяды
В безмолвии ночном…

Некогда, по греческой мифологии, за борьбу с богами обречен был держать на плечах небесный свод великан Атлант. Персей показал ему отрубленную голову горгоны Медузы, и великан обратился в гору. А Плеяды – осиротевшие дочери Атланта – были помещены Зевсом на небо.

На осеннем небе привлекает к себе внимание характерная тесная группа из семи слабеньких звездочек. Греки назвали это примечательное скопление звезд Плеядами. В других странах люди присваивали этому скоплению другие названия; на Руси, например, их издавна окрестили «ста огнями» – Стожарами.

Земля, как волчок, вращается вокруг оси. В результате этого нам, жителям Земли, кажется, что на протяжении ночи медленно вращается над головой небесный свод вместе со всем, что на нем находится: с Луной, планетами и звездами.

Древние астрономы считали, что звезды, словно серебряные гвозди, вбиты в небесный свод – «хрустальный купол неба». И они были убеждены, что этот купол на самом деле вращается вокруг Земли. Причудливые узоры, составляемые огоньками звезд, при таком вращении не нарушаются. Группы звезд, образующие эти узоры – иногда компактные, а иной раз разбросанные по большому участку неба, иногда очень характерные, а подчас и с трудом различимые, – называют созвездиями.

Деление неба на созвездия не таит в себе никакого тайного, сверхъестественного смысла. Это просто-напросто удобный прием, чтобы привести в порядок, уложить в памяти хаотическую россыпь звезд.

Кто есть кто

Выделять из множества рассыпанных по небу звезд отдельные созвездия начали еще в то время, когда люди не знали письменности. Тысячелетиями кроилось и перекраивалось ночное небо, от соседей к соседям кочевали среди древних народов удачные названия звезд, контуры созвездий. Особенно преуспели в наблюдениях звезд народы Месопотамии и прилегающих территорий – охотники и скотоводы. Не случайно, что древнейшие названия созвездий связаны с фауной этого района либо с занятиями его обитателей: Скорпион, Телец, Рак, Рыбы, Стрелец (т. е. охотник), Возничий, Волопас, Змееносец (т. е. змеелов).

Неужели богатое воображение древних наблюдателей и впрямь усматривало среди звезд фигуры людей и диковинных животных? В отдельных случаях, возможно, так и было: названия для созвездий подсказывала конфигурация звезд. Однако чаще в названия вкладывался совсем иной смысл. Нам известно, например, что Весы появились на небе не ранее III в. до н. э., а до тех пор входящие в них звезды составляли часть Скорпиона – его клешни. Кому же понадобились на небе весы? Да тому, кто знал, что неподалеку находится точка осеннего равноденствия. Когда Солнце приходило под знак Весов, наступало равновесие – световой день сравнивался, «уравновешивался» с ночью.

Названия созвездий могли связываться с характерными природными явлениями, которые происходили в период их видимости, на восходе или при заходе: погодой, периодом охоты на тех или иных зверей, сбором плодов.

Современное деление северного полушария неба на созвездия досталось нам в наследство от древних народов Востока через греков, которые расцвечивали названия красивыми легендами. Так звездное небо обратилось в «манускрипт» с греческими мифами —

… Все имена, все славы, все победы
Сплетались там в мерцаниях огней.
Над головой жемчужной Андромеды
Чертил круги сверкающий Персей…

(М. Волошин «Созвездия», 1908)

Созвездие Андромеды, утверждают греческие авторы, называется так по имени дочери могущественного эфиопского царя Цефея, который тоже находится на звездном небосклоне. Прикованную к скале красавицу Андромеду готово было поглотить чудовище Кит. Расположилась на небе поблизости и мать Андромеды, царица Кассиопея, опрометчиво задумавшая соперничать красотой с дочерьми бога морей. В наказание за дерзость бог и послал во владения Цефея ужасного Кита. Чудовище опустошало страну, и чтобы предотвратить полное разорение, царю пришлось принести в жертву единственную дочь.

Рядом с Андромедой виден на небе герой Персей. Он отрубил голову горгоне Медузе, взгляд которой обращал смотрящего на нее в камень. Из тела Медузы выскочил крылатый конь Пегас. Во время своих странствий Персей повстречал прикованную к скале девушку и, победив Кита, спас прекрасную Андромеду.

Самое красивое созвездие на небе северного полушария видно зимой. Оно носит имя охотника Ориона. А по соседству с Орионом подняли головы его охотничьи собаки: Большой Пес и Малый Пес.

Полярную звезду легко отыскать на небе, если двигаться взглядом вдоль линии, соединяющей две крайние звезды в ярком и примечательном «ковше» Большой Медведицы.

Большинство греческих мифов дошли до нас в различных вариантах. Одни из них восходят к древнегреческим первоисточникам, другие – плод более поздней поэтической переработки.

Не удивляйтесь поэтому, что в разных книгах вам могут повстречаться отличающиеся друг от друга рассказы о мифологических персонажах.

Легче всего отыскать среди звезд самое популярное созвездие северного неба – Большую Медведицу. Если провести воображаемую прямую линию через две крайние звезды в «ковше» Большой Медведицы, то взор упрется в Полярную – самую яркую из звезд Малой Медведицы. Особенно часто возвращается к «происхождению» созвездий Большой и Малой Медведиц римский поэт Овидий. Но, кроме его изложения, тот же сюжет встречается еще в нескольких версиях. Вот одна из них.

Дерзкому Зевсу как-то раз приглянулась нимфа Каллисто, любимица богини Геры. Из-за гнева Геры Зевсу пришлось обратить Каллисто в медведицу, но зато он подарил нимфе бессмертие, спрятав ее на небо. Это – созвездие Большой Медведицы. Вслед за хозяйкой получила бессмертие и собака Каллисто, – она находится теперь на небе под видом Малой Медведицы.

Латинские названия Большой и Малой Медведиц – Ursa Major и Ursa Minor вызывают в памяти интересную мысль поэта и литературоведа С. С. Наровчатова о возможном происхождении слова Русь.

Наши далекие предки испокон веков жили в лесостепи по берегам Днепра. Места эти изобиловали дикими лесными зверьми, особенно медведями; не удивительно, если обитавшее здесь племя славян считало себя «медвежьими людьми» и почитало медведя своим священным животным-покровителем. У многих древних народов в разных уголках мира был распространен обычай не произность вслух подлинные имена своих богов и обожествляемых покровителей. Также и древний славянин не должен был упоминать сокровенного имени своего священного животного. Он имел возможность сообщить соплеменникам иносказательно: «Сегодня я видел того, кто мед ведает». Подлинное имя священного животного, тем самым, мало-помалу забывалось, а в обиходе оставалось только его иносказательное прозвище: мед ведающий, медведь. Если такое соображение справедливо, то можно допустить, что подлинное славянское имя медведя было созвучно латинскому слову медведь – ursus. Сходные корни присутствуют, кстати, и в других языках: по-французски медведь – ours, по-итальянски – orsa, по-древнеперсидски – arsa. От этого тайного, сокровенного имени медведя древнее славянское племя «медвежьих людей», по мысли С. С. Наровчатова, и могло получить название росов, или русов. Отсюда и союз племен, возглавляемых русами, стал называться Русью, Русской землей. Вот о каком интересном соображении могут напомнить северные созвездия под названием Ursa Major и Ursa Minor.

Поэтическая легенда связана со скромным созвездием, состоящим из небольшой группы слабых звездочек ниже ручки «ковша» Большой Медведицы. Это созвездие носит название Волос Вероники. Как повествуют древние авторы, впервые это созвездие было выделено на небе несколько позже остальных, в III в. до н. э. в Египте.

Правил страной пирамид Птолемей III Евергет, сын Птолемея II Филадельфа – основателя знаменитой Александрийской библиотеки. Вероника, жена молодого басилевса (царя Египта), славилась волосами сказочной красоты. Их воспевали поэты, из-за дальних морей стекались увидеть чудо красоты цари и жрецы.

Беззаботная жизнь царя длилась недолго. Евергет во главе армии уходит в поход. Тщетно ждет Вероника скорого возвращения мужа. Отчаявшись, она дает обет: когда басилевс вернется, царица острижет волосы и пожертвует их храму богини любви.

Евергет возвращается героем. Верная слову Вероника исполняет обет. В разгар победного пира жертвенный дар из храма исчезает.

Царь не помнит себя от ярости. Он хочет казнить и стражу, и жрецов. Тогда в ход событий вмешивается придворный астролог:

— Не гневайся, царь мой! —
Воскликнул старик —
И выслушай волю небес.
Тебе, повелитель, богиня дарит.
Великое чудо чудес!..

Астролог Конон сообщает, что волосы Вероники не украдены. Их унесла на небо растроганная богиня любви.

Легенда о волосах Вероники послужила сюжетом поэмы Каллимаха – одного из учителей географа Эратосфена, его предшественника по руководству Александрийской библиотекой. Подлинная поэма Каллимаха до нас не дошла, но она сохранилась благодаря латинскому переложению римского поэта Катулла[1].

Красивые легенды, как мы уже сказали, служили для того, чтобы задним числом расцветить небо поэтическими узорами. А канва, по которой шла греческая вышивка – деление неба на созвездия – эта канва ткалась тысячелетиями, задолго до греков в результате вполне будничных, прозаических наблюдений за движениями небесных светил.

Особую группу составляют 12 созвездий, входящих в так называемый пояс зодиака. «Зодиак» – греческое слово, имеющее тот же корень, что нынешний «зоопарк»: по-русски его переводят как «круг животных». Большинство из зодиакальных созвездий действительно носят названия животных.

Зодиакальные созвездия – те, по которым в своем годичном перемещении среди звезд ходит Солнце. В каждом из них Солнце находится примерно месяц, после чего вступает в следующее зодиакальное созвездие. Конечно, ни то созвездие, где пребывает сейчас Солнце, ни соседние с ним в обычных условиях увидеть нельзя: они находятся на небе днем. Зато в полночь хорошо видно зодиакальное созвездие, диаметрально противоположное тому, в котором сейчас находится Солнце; до него-то Солнце доберется только через полгода.

Зодиакальные созвездия играли важную роль в астрологических предсказаниях. Знаки зодиака часто служили символами, сюжетами для орнаментов, изображались на часах. Приводим полный перечень зодиакальных созвездий с указанием двух периодов времени: первый период – тот, когда Солнце в наши дни реально проходит данное созвездие, а второй период, близкий к месяцу, – тот, который условно принято относить к соответствующему знаку Зодиака.

Пользуясь приведенной табличкой, не следует забывать, что периоды прохождения Солнцем зодиакальных созвездий меняются от эпохи к эпохе и от года к году. Не удивляйтесь поэтому, что в разных книгах встречаются отличающиеся друг от друга сведения. Зимой, с 30.XI по 16.XII, Солнце две недели идет в пределах созвездия Змееносца, но это созвездие по традиции не входит в зодиакальный круг.

Пусть вас не смущает среди знаков зодиака название Овен: оно обозначает мужской род от обычной овцы. О том же, почему попали в круг животных Весы, мы уже рассказывали.

Случайны ли названия знаков зодиака или древние авторы вкладывали в них определенный смысл? Вкладывали – и убедиться в этом несложно.

Солнце в годичном движении по небу за четыре сезона проходит четыре особые точки. Подробнее мы расскажем об этих точках в следующей главе, а пока лишь перечислим их: точка весеннего равноденствия, точка летнего солнцестояния, точка осеннего равноденствия и точка зимнего солнцестояния. Положения данных точек на небе довольно легко фиксируются и от тысячелетия к тысячелетию медленно смещаются. Примерно четыре тысячелетия назад они приходились соответственно на такие созвездия: Телец, Лев, Скорпион, Водолей.

Древнему скотоводу трудно было подыскать более подходящий символ для весны, чем Телец – бык. Изображения крылатых быков украшали городские ворота в Шумере, Ассирии, Вавилонии. Бык, подобно весне, символизировал таинственную силу возрождения жизни, плодородие, начало нового природного цикла.

Лев во все времена считался царем зверей. И разве не царский знак Льва должно было получить светозарное Солнце, когда оно в своем пути по небу достигало высшей точки – точки летнего солнцестояния?

С приходом Солнца в точку осеннего равноденствия продолжалось его «опускание», движение под небесный экватор. Предстояла пора зимней спячки природы, пора ее умирания. Скорпион, который убивает сам себя, полностью отвечает символике осени.

И, наконец, почему Водолей? По воззрениям древних народов землю окружает всемирный океан, за который Солнце скрывается на ночь. За океан в подземный мир отправляются тени усопших. Символ Водолея удачно подходит для точки зимнего солнцестояния, когда Солнце в своем пути по небу спускается в самое нижнее положение.

Такая расшифровка символики знаков зодиака при их происхождении выглядит убедительной. Конечно, здесь остаются еще недоказанные и спорные моменты. Однако два обстоятельства установлены ныне совершенно достоверно. Во-первых, названия большинства созвездий восходят к гораздо более древним эпохам, чем их греческие мифологические «одежды». Во-вторых, древние наблюдатели звездного неба чаще всего отталкивались не от внешних впечатлений, связанных с конфигурациями наиболее ярких звезд, а от существа природных явлений, которые соотносились с теми или иными созвездиями.

Зодиакальные созвездия Льва и Рака со старинной звездной карты.

Как раньше, так и теперь изыскивались правила для быстрого запоминания названий созвездий или, скажем, порядка чередования знаков зодиака. Чаще всего прибегали к легко запоминающимся стихам.

Как-то раз в Центральном государственном архиве литературы и искусства была обнаружена рукопись, помеченная 1827 г. Неизвестный ученый в стихотворной форме излагает в ней систему мироздания. В рукописи имеются строки, посвященные знакам зодиака:

Как вступит Солнце в знак Овна,
То явится у нас весна.
А если будет в знаке Рака,
То можно уж ходить без фрака.
Потом, как вступит в знак Весов,
То падать лист начнет с лесов.
Когда ж придет в знак Козерога,
То зимняя у нас дорога.

Небесные карты

Созвездия и отдельные звезды издавна наносились на глобусы и небесные карты. Созвездия на этих картах – будто разные государства, а точки-звезды – столицы и другие населенные пункты. И служат небесные карты для тех же целей, что и обычные земные: по ним легко ориентироваться среди звезд.

В эпоху Великих географических открытий астрономы разделили на созвездия южное полушарие неба. Название Южный Крест придумали современники Магеллана. Европейские ученые — участники далеких путешествий в тропические страны, выделяя новые созвездия, почти не пользовались для их названий мифологическими персонажами. Их мысль работала совсем в ином направлении. И на южном небе появились сначала созвездия Летучая Рыба, Павлин, Тукан, Хамелеон, Райская Птица, Индеец, потом Часы, Компас, Циркуль, Микроскоп.

Древние наблюдатели присваивали собственные названия не только группам звезд – созвездиям, но и отдельным чем-либо примечательным звездам. Как люди узнавали названия звезд? Так же, как они узнают имена своих детей.

Очень часто в старину имя давалось детям либо в связи с событием, которое сопутствовало их рождению, либо по каким-нибудь отличительным признакам характера или внешнего облика ребенка. В старых русских грамотах упоминаются имена: Зима, Суббота (в Троице-Сергиевой лавре под Москвой похоронен Собота Иванович Осорьин), Неупокой, Крик, Звяга, Бессон, Пузо, Губа. Подобным образом поступали древние шумеры, греки, римляне и арабы, давая звездам те имена, которые во многих случаях сохранились до наших дней.

На северном небе видно почти правильное колечко звезд. Его называют созвездием Северной Короны. А самая яркая звезда в центре короны – Гемма, что значит «Жемчужина».

Звезда отчетливо красного цвета известна нам под именем Антареса. В греческом языке добавление в начале слова приставки анти (или ант) придает ему значение «похожий на что-то», хотя, чаще всего, похожий в прямо противоположном смысле: Арктика – Антарктика, номос (закон) – антиномия (противоречие в законах). Красная планета Марс носит имя римского бога войны, а по-гречески тот же бог назывался Арес. Яркая звезда, по цвету соперничающая с красным Марсом, стала «соперником Марса» – Антаресом.

Самая яркая из всех звезд неба теперь называется Сириус, от греческого «сириос» – «блестящий». Наблюдения за Сириусом играли большую роль в астрономической деятельности египетских жрецов. Поскольку Сириус входит в созвездие Большого Пса, то эту звезду называли Собачьей. Так же называли ее и римляне. Слово «собака» звучит по-латыни как «канис», а звезда называлась уменьшительным именем Каникула. Для римлян появление Каникулы означало наступление тревожного периода летнего зноя. Богатые горожане торопились укрыться в загородных поместьях. В городских трущобах вспыхивали пожары и распространялись эпидемии. У римлян палящая летняя жара была «собачьим временем» – «каникулами».

Если названия созвездий северного полушария неба дошли до нас в основном от греков, то большинство названий звезд в них прошли через руки средневековых арабоязычных астрономов стран ислама. Они уделяли большое внимание практическим астрономическим задачам – определениям географических координат и ориентации мечетей, а за определения координат звезд брались редко. В ходу у них был старинный звездный каталог Клавдия Птолемея, содержавший чуть более тысячи звезд с описаниями примет их положений в фигурах созвездий: первая в хвосте, брюхо, пуп коня и т. д. Распространенный случай происхождения арабских наименований звезд – перевод их примет из звездного каталога Птолемея. «Стаж» этих названий, как правило, всего около тысячи лет.

Изменение видимого расположения ярких звезд созвездия Большой Медведицы вследствие их собственных движений: вверху – 50 тыс. лет назад, в середине – в настоящее время, внизу – через 50 тыс. лет.

Известно, что конфигурация ярких звезд созвездия Большой Медведицы напоминает черпак для воды: четыре звезды образуют ковш и три звезды – слегка изогнутую ручку. Средняя звезда в «ручке» очень любопытная: это двойная звезда. Рядом с яркой звездой, почти вплотную к ней, располагается еще одна очень слабенькая звездочка. По этой паре звезд удобно проверять зрение. Если человек видит обе звезды – не только яркую, но и слабенькую, – значит, у него отличное зрение. Яркую звезду называют Мицаром, а слабенькую Алькором; это искаженные в позднем Средневековье арабские названия.

Осенью показывается на небе созвездие Персея. Его рисовали в старинных атласах так: Персей держит в правой руке занесенный меч, а в левой – сеющую смерть голову Медузы. В голове Медузы обращает на себя внимание удивительный мигающий «глаз» – звезда, систематически меняющая блеск почти в три раза. Ей дали имя Алголь – от арабского рас ал-гул – Голова Демона. Это одно из старейших арабских названий звезд, которое применяется с X в. н. э.

Красивые имена звезд, ласкающие слух очарованием таинственности, зачастую имеют очень прозаическое происхождение. Названия ярких звезд Бетельгейзе и Ригель из созвездия Ориона переводятся с арабского как «подмышка Великана» – байт ал-джауза и «нога» – риджл; Фомальгаут (а Южной Рыбы) значит в переводе «рот рыбы» – фумм ал-хут и т. д.

Собственные названия звезд в наши дни употребляются астрономами нечасто. На практике ими пользуются не более чем для двухсот пятидесяти звезд, хотя общее число звезд с собственными именами близко к тысяче. Для того чтобы различать на небе все остальные звезды, пользуются либо буквенными, либо числовыми обозначениями.

В XVII в. астрономы для обозначения звезд обходились 24 буквами греческого алфавита. В пределах каждого созвездия буквенные обозначения присваивались звездам приблизительно в порядке убывания их блеска. Самая яркая звезда в созвездии называлась, α (альфой), следующая по яркости – β (бетой), потом соответственно шли γ (гамма), δ (дельта), ε (эпсилон) и так далее. Звезда Гемма получила по этой системе название альфы созвездия Северной Короны, Алголь стал бетой Персея, а Мицар – дзетой Большой Медведицы.

Но, естественно, скромных возможностей 24 греческих букв надолго не хватило. Тогда астрономы для указания более слабых звезд начали ссылаться на их номера – в каком-нибудь звездном каталоге. А каталоги, как правило, различались по именам авторов. Появились такие обозначения, как, например, Лаланд 21185, Грумбридж 1830 или же Вольф 359. Однако такой прием на практике тоже не очень-то удобен: за различными обозначениями в этом случае несколько раз могла скрываться одна и та же звезда.

Во второй половине прошлого века в Германии было опубликовано «Боннское обозрение неба» – Bonner Durchmusterung или сокращенно BD. Этот капитальный четырехтомный каталог и приложенный к нему большой атлас неба охватывают 457857 звезд, видимых в северном полушарии Земли. С тех пор самым распространенным обозначением слабых звезд стала ссылка на каталог BD. Звезды в этом каталоге помещены по зонам шириной в 1°, разделенными небесными параллелями. Таким образом, обозначение звезды складывается из названия каталога, номера зоны и номера звезды внутри зоны. Обозначение BD+4°4048 следует расшифровать как звезду № 4048 Боннского обозрения в зоне, расположенной между небесными параллелями +4° и +5°.

Примерно через полвека в Аргентине, в городе Кордове было подготовлено продолжение «Боннского обозрения» для звезд, видимых в южном полушарии Земли. Четыре тома «Кордовского обозрения неба» – Cordoba Durchmusterung или сокращенно CoD – содержат данные еще о 613 953 звездах. Перед номерами звезд, каталогизированных в «Кордовском обозрении», указывается название каталога CoD, например, CoD – 27°854.

Особые обозначения присваиваются в наши дни так называемым переменным звездам, – тем звездам, которые, наподобие Алголя, меняют свой блеск. Эти звезды обозначают в пределах каждого созвездия одной или двумя заглавными буквами латинского алфавита, что позволяет ввести систему из 334 обозначений. В тех же случаях, когда в одном созвездии обнаружено больше 334 переменных, для обозначения последующих переменных звезд пользуются буквой V и порядковым номером, начиная с 335. Таким способом получаются обозначения переменных звезд Т Тельца, RR Лиры, V 537 Стрельца.

На протяжении веков карты звездного неба неоднократно перекраивались. Астрономы меняли очертания созвездий, некоторые из них вовсе упраздняли, придумывали новые. В XVII в., например, известный польский астроном Ян Гевелий поместил рядом с созвездием Большой Медведицы созвездие Рыси. В этой части неба, – мотивировал он свое нововведение, – встречаются только слабые звезды, и нужно иметь рысьи глаза, чтобы их различить и распознать. Это созвездие существует и поныне, хотя оно и не содержит ни одной яркой звезды.

Мало кто знает, что тот же Гевелий увековечил на небе польского короля Яна Собесского. Над зодиакальным созвездием Стрельца располагается небольшое по площади созвездие Щита. Оно и было первоначально введено Гевелием под названием Щита Собесского.

Возможностью снискать благосклонность правителей, прославив их имена в названиях звезд и созвездий, неоднократно злоупотребляли. В каждой стране «выдвигали» на небо своих королей. Из Англии исходил проект разместить на небе Арфу Георга, из Германии – Регалии Фридриха II. Кстати, чтобы высвободить место для «регалий» этого воинственного короля, предлагалось отодвинуть руку Андромеды, которая была «прикована» к одному и тому же месту несколько тысячелетий.

Жаркие споры вызвал в XVII в. проект замены всех древних «языческих» названий созвездий и небесных тел на единственно «верные», христианские. Солнце предлагалось переименовать в Христа, Луну – в Деву Марию. Венера становилась Иоанном Крестителем, созвездие Овна – Святым Петром и так далее. Но до этого, по счастью, дело не дошло.

В 1919 г. был организован Международный астрономический союз – высший законодательный орган астрономов. Прежде всего он привел в порядок карты звездного неба. Рассмотрев все когда-либо существовавшие предложения, он исключил из числа созвездий совершенно случайные и неудачные, раз и навсегда утвердив окончательный список из 88 созвездий. Многие названия созвездий были упрощены. Вместо Телескопа Гершеля, например, остался на небе просто Телескоп, Химическая Печь преобразовалась в обыкновенную Печь, Воздушный Насос стал Насосом, Резец Гравера – Резцом. Границы между созвездиями были проведены заново: старые извилистые границы заменили ровными линиями, идущими вдоль линий сетки небесных координат.

Звездные города

По беглому впечатлению кажется, будто звезд на небе видимо-невидимо. И ведут они себя так, как если бы действительно наглухо приколочены к вращающемуся куполу неба. Испокон зеков астрономы так и говорили: неподвижные звезды. Кажется еще, что разбросаны звезды по небу в полнейшем беспорядке. На деле все это совсем не так.

Невооруженным глазом на небе в самую темную ночь вы насчитаете всего около 3 тысяч звезд. Одновременно можно вести подсчеты только на половине неба. На всем небе простым глазом видно примерно 6 тысяч звезд.

Выполнить подсчеты звезд несложно. Гораздо сложнее было обнаружить, что они все-таки смещаются друг относительно друга. Ведь такие смещения ничтожно малы.

Самая «торопливая» из звезд проходит по небу расстояние, равное поперечнику Луны, лишь за 200 лет. Открыл перемещение этой звезды – красного карлика из созвездия Змееносца (простым глазом его увидеть нельзя) – астроном Барнард. Смещение звезды Барнарда, казалось бы, совсем незначительно, но по сравнению с исчезающе малыми смещениями подавляющего большинства других звезд его следует признать громадным; недаром астрономы прозвали звезду Барнарда «летящей».

«Летящая звезда» Барнарда – редкое исключение. Как правило, собственные движения звезд[2] меньше, чем у звезды Барнарда, в сотни и тысячи раз. Поэтому привычные контуры созвездий остаются практически неизменными не только на протяжении жизни одного человека, но и в течение тысячелетий.

Малое смещение звезд на небе вовсе не означает, что они и вправду чрезвычайно медлительны. Звезды могут передвигаться в пространстве с огромными скоростями. Малое смещение звезд на небесном своде указывает лишь на их колоссальную отдаленность.

Поперечный разрез Галактики по результатам звездных подсчетов В. Гершеля.

Впервые собственное движение звезд было обнаружено в 1718 г. Еще через 70 лет появилось строгое доказательство того, что звезды в пространстве размещены отнюдь не так уж беспорядочно. Заслуга в получении такого доказательства принадлежит выдающемуся английскому астроному Вильяму Гершелю.

Тускло светящимся обручем охватывает небесный свод туманная полоса Млечного Пути. Млечный Путь можно увидеть только очень темными ночами, наблюдениям не должны мешать ни зарево городских огней, ни свет Луны. В наших широтах Млечный Путь лучше всего виден на исходе лета и осенью.

Греческие мифы связывали Млечный Путь со ссорой богов. Повелитель Олимпа Зевс хотел будто бы поднести своего сына от смертной женщины, Геракла, к груди спящей богини Геры, но та проснулась и в гневе оттолкнула младенца: брызнувшее из божественной груди молоко оставило нетленный след на небесном своде.

Древние поэты воспевали Млечный Путь как звездную дорогу богов.

… Есть дорога в выси, на ясном зримом небе,
Млечным зовется Путем, своей белизною заметна.
То для всевышних богов – дорога под кров Громовержца, —

так на рубеже нашей эры писал римский поэт Овидий.

Млечный Путь обладает сложной, клочковатой структурой. Очертания его размыты, в различных частях он имеет разную ширину и яркость.

Когда Галилео Галилей впервые направил телескоп на небо, он тотчас обратил внимание, что слабая туманная полоса Млечного Пути вовсе не сияние, как тогда думали, порожденное атмосферой, а скопление громадного количества слабых звезд. Они расположены настолько близко одна к другой, что для невооруженного глаза свет их сливается воедино.

Что же, звезды распределены по небу более или менее равномерно, и лишь в сравнительно узкой полосе Млечного Пути концентрация звезд резко возрастает? Для ответа на такой вопрос Вильям Гершель принялся систематически «вычерпывать» звездное небо. А «ковшом» для этой цели послужило ему поле зрения телескопа.

Тысячи раз направлял Гершель свой телескоп в разные участки неба и тщательно подсчитывал, сколько звезд попадало одновременно в его поле зрения. Естественно, что каждый такой «черпок» сильно отличался от других. Однако средние результаты из многих «черпков» уже достаточно надежно представляли целые зоны звездного неба: случайные отклонения взаимно исключались, компенсировались, и за полученным Гершелем распределением звезд на небе вставала важная закономерность.

Оказалось, что самая богатая звездами область неба действительно совпадает с Млечным Путем. А по обе стороны от Млечного Пути среднее число звезд на одну и ту же по размерам площадку неба плавно убывает.

Тем самым Гершель доказал, что видимые на небе звезды не разбросаны хаотично, а образуют гигантскую звездную систему. От греческого слова галактикос – «молочный» – звездная система, основу которой составляет Млечный Путь, получила название Галактики. Чтобы выделить ее из остальных звездных систем, мы пишем это название с большой буквы.

Гершель впервые нашел пути, чтобы выяснить в общих чертах форму Галактики.

Представьте себе, что, находясь в засаженном деревьями парке, вы задумали определить протяженность его в различных направлениях. Допустимо предположить, что деревья в парке растут более или менее равномерно. Следовательно, в тех направлениях, где видно больше деревьев, и парк тянется дальше, а где деревьев насчитывается меньше, там граница парка ближе.

Гершель рассуждал аналогичным образом: чем больше звезд попадает одновременно в поле зрения телескопа, тем дальше в этом направлении простирается Галактика. Он пришел к правильному выводу, что Галактика имеет сильно уплощенную форму: ее протяженность в направлении Млечного Пути несравненно больше, чем по направлениям к полюсам. С тех пор несколько поколений ученых продолжают изучать строение звездного мира. Вот как представляется эта проблема сегодня.

Звезды во Вселенной не рассыпаны как попало, а образуют гигантские «звездные города» – скопища звезд, которые называют галактиками. Чужие галактики часто видны в телескопы как небольшие туманные пятна, поэтому их по старинке называют еще и туманностями. Хотя не следует упускать из виду, что подлинные газовые туманности не имеют ничего общего с теми «туманностями», которые на деле являются галактиками.

«Звездные города» не имеют строго очерченных границ и поэтому форму галактик можно описать только очень обобщенно.

Если смотреть сбоку, то в центре галактики обращает на себя внимание утолщение, которое соответствует ее наиболее богатой звездами области – ядру. Может наблюдаться сгущение звезд также и около всей срединной части галактики, так называемой галактической плоскости.

Воочию увидеть сгущение звезд, расположенных вблизи от галактической плоскости, можно и в нашей собственной Галактике. Таким сгущением является Млечный Путь. Только не забывайте, что смотрим мы на нашу Галактику изнутри. И поэтому богатая звездами область собственной галактической плоскости представляется нам широким поясом, охватившим весь небесный свод.

На современных фотографиях звездного неба обнаружено чрезвычайно много галактик. Видны они в разных ракурсах: и плашмя, и с ребра, и под разными углами. На фотографиях многих галактик хорошо заметно, что звезды в пределах галактической плоскости тоже распределены неравномерно. Обширные сгущения звезд тянутся от ядра через галактическую плоскость, имея форму спиралей. Их называют спиральными ветвями галактик.

Каких только взглядов не высказывалось для объяснения возникновения у галактик их спиральных ветвей! Английский астроном Дж. Джинс допускал даже будто спирали являются следами того, что «в нашу Вселенную вливается вещество из каких-то других, совершенно чуждых нам пространственных измерений».

Астрономы выяснили, что в спиральных ветвях галактик сосредоточено больше всего ярких молодых звезд. По современным представлениям, спиральные узоры представляют собой волны повышенной плотности вещества. По своим особенностям вращение этих волн уплотнения в галактиках отчасти сродни движению морских волн. Морские волны поднимают и опускают капли воды, но при этом ни к берегу, ни от берега их не увлекают. Точно также галактические «волны» при их вращении вокруг ядра галактики не переносят вещество, а только создают его временное уплотнение. В этом уплотнении процесс звездообразования протекает особенно интенсивно.

Всего наша Галактика содержит свыше сотни миллиардов звезд. Много это или не очень? По расчетам экспертов ООН 11 июля 1987 г. население земного шара перевалило за 5 млрд. человек. Это значит, что на каждого человека, живущего на Земле, в Галактике приходится по 20 звезд. Десятками и сотнями миллиардов звезд характеризуется численность звездного «населения» и других галактик.

Кроме звезд, в галактиках много газа с примесью пыли – несветящегося межзвездного вещества, которое образует темные облака. Имеются такие облака и в нашей Галактике. Они загораживают удаленные звезды, и земному наблюдателю кажется, что звезд в этом месте нет. Такие участки неба образно называют «угольными мешками».

Межзвездное вещество препятствует астрономическим исследованиям. Шутят, что астрономы, изучающие мир звезд, похожи на людей, составляющих описание громадного промышленного города. В нем сотни высоких домов и, фабричных труб, из которых валит дым. А люди, составляющие описание, попали на его далекую окраину. Смотрят они в свои телескопы и с трудом разбираются в открывающемся им лабиринте домов и заводских корпусов.

Эта горькая шутка недалека от истины. Но ведь преодоление препятствий и составляет основную задачу любой науки.

Адрес во вселенной

Ты посылаешь письмо другу. На чистом конверте записываешь адрес: город, улицу, номер дома. А можно ли записать наш с тобой адрес в бескрайних просторах Вселенной? Оказывается – можно, поскольку Вселенная вовсе не хаотическое нагромождение разных разностей. Она структурна.

Наш общий дом – планета Земля. Это понятно. А улица? Улицей можно считать место, где расположилось Солнце и его «дети» – окрестные планеты. Стало быть, наша улица – планетная система у звезды по имени Солнце. Ну, а город? Мы только что сравнивали с городом множество звезд, образующих Галактику. Это и есть город, в котором «проживает» Солнце.

Подобно звездам, группирующимся в «звездные города», отдельные галактики тоже группируются в скопления галактик, которые образуют всеобъемлющую систему галактик – Метагалактику.

Вот и получается наш адрес во Вселенной:

Метагалактика —

Галактика —

Солнце —

Планета Земля.

Единицей измерения межзвездных и межгалактических расстояний служит световой год. Световой год – расстояние, которое луч света проходит за год. А распространяется свет, как известно, со скоростью 300 тыс. км/с. Один световой год составляет округленно 9 триллионов 460 миллиардов километров.

Расстояния между галактиками фантастически велики. От ближайшей к нам соседней галактики – туманности из созвездия Андромеды – свет идет около 2 млн лет.

По сравнению с такими чудовищными расстояниями размеры каждой отдельной галактики оказываются несколько скромнее. Наша Галактика, например, имеет в поперечнике меньше 100 тыс. световых лет.

Схема строения Галактики, рассматриваемой «с ребра», по современным представлениям. Стрелка указывает положение Солнца. Большие белые пятна – шаровые звездные скопления, темная полоса вдоль галактической плоскости – тонкий слой поглощающей свет пылевой материи. Шкала расстояний внизу – в световых годах.

Форма нашей Галактики в целом, так же как и других галактик, напоминает двояковыпуклую линзу или, еще проще, две тарелки, сложенные краями вместе, а донышками наружу. Лист бумаги, зажатый между тарелками, дает наглядное представление об особенно богатой звездами галактической плоскости. Толщина Галактики меньше ее поперечника примерно в 12 раз.

Косвенным путем в галактической плоскости нашей Галактики, как и у многих других, обнаружены тянущиеся от ядра к периферии слегка закрученные спиральные сгущения звезд – спиральные ветви.

В центре Галактики расположено ядро с поперечником в 5 тыс. световых лет. Это, пожалуй, наименее изученная и наиболее таинственная область Галактики. Мы очень мало знаем о составе и структуре ядра, протекающих в его недрах процессах.

Наше Солнце находится в одном из спиральных рукавов почти точно в галактической плоскости, но далеко от ядра Галактики: ближе к окраине Галактики, чем к центру. Ядро Галактики наблюдается на небе как большое яркое облако Млечного Пути в созвездии Стрельца. Однако, по всей видимости, это край обширной области ядра. Основная часть ядра скрыта от земных наблюдателей темной материей – «угольным мешком».

Звезды в галактической плоскости медленно обращаются вокруг ядра Галактики. При вращении твердого тела, велосипедного колеса, например, все точки делают один оборот за одно и то же время. Точка, которая находится дальше от центра, движется быстрее. Обращение звезд в Галактике происходит иначе: чем дальше звезда от центра, тем медленнее ее движение.

Ньютон установил, что небесное тело, находящееся в поле тяготения другого, более массивного небесного тела, движется вокруг него по замкнутой эллиптической орбите. Так движутся вокруг Солнца планеты. Однако движение звезд вокруг центра Галактики, хотя оно тоже подчиняется закону всемирного тяготения, происходит по гораздо более сложным траекториям.

Поле тяготения внутри Галактики определяется не единой центральной притягивающей массой, которая значительно превосходит все остальное, как, например, в Солнечной системе, а складывается из суммарного действия всей совокупности входящих в нее звезд. В этом случае каждая отдельная звезда движется вокруг центра Галактики не по эллипсу, а по сложной кривой, которая часто имеет вид цветка со многими лепестками. Лепестки могут располагаться в разных плоскостях, а траектории движения звезд в подавляющем большинстве случаев оказываются даже незамкнутыми кривыми – звезды практически никогда не возвращаются на старое место относительно центра Галактики. Под влиянием сил взаимного притяжения отдельных звезд и скоплений пути звезд могут очень сильно искривляться и усложняться. Они могут скрещиваться и пересекаться. Вообще говоря, звезды могут даже встретиться друг с другом, только вероятность таких событий исчезающе мала.

Судите сами. Не будем учитывать общую скорость движения соседей Солнца вокруг центра Галактики. Рассмотрим только их движения по отношению друг к другу. В сравнении с расстояниями между звездами их взаимные движения крайне медленны. Пусть движение звезд – это ползание медлительных улиток. Длину собственного тела они проползают часов за двадцать. Улитка-Солнце находится в Москве. Тогда соседи Солнца окажутся: улитка-Сириус в Витебске, улитка-Процион – у Минска, улитка-Толиман (старинное название ближайшей к Солнцу звезды Альфы Центавра) – вблизи Бологого, а улитка-Альтаир – в Воркуте. Ползут они в разные стороны. Можно ли при этих условиях рассчитывать на встречу?

Отрезки времени, в которых удобно описывать обращение звезд в галактиках, очень велики – это миллионы и миллиарды лет.

Солнце движется вокруг центра Галактики со скоростью около 250 км/с и совершает один обход вокруг него почти за 250 млн. лет. Высказывались предположения, что смена геологических эпох, наступление ледниковых периодов и другие гигантские катаклизмы в истории Земли связаны именно с «космическим климатом», т. е. с положением Солнца относительно ядра Галактики. Подобно тому, как из-за наклона земной оси ежегодное обращение Земли вокруг Солнца приводит к регулярной смене времен года, так и обращение Солнца вокруг ядра Галактики вызывает будто бы аналогичные изменения, только в гораздо более крупных масштабах. Эти предположения пока не подтверждены и не опровергнуты. Они остаются гипотезой.

Солнце – звезда, сердце нашей планетной системы. Сила тяготения Солнца заставляет обращаться вокруг него и Землю, и другие планеты.

Солнце – это гигантский пылающий газовый шар. Объем его превосходит объем Земли в 1 300 000 раз. Температура внутри Солнца может достигать 15 000 000 К.

Астрономы обнаружили на Солнце все те же химические элементы таблицы Менделеева: водород, кислород, азот, углерод, которые были хорошо известны ученым на Земле. Только однажды в 1868 г. сразу несколько астрономов обнаружили в солнечных протуберанцах ранее неизвестный химический элемент. От греческого слова гелиос – «солнце» – новый элемент назвали гелием. В 1895 г. гелий был обнаружен в составе газов, выделенных из минерала клевеита, а впоследствии в небольших дозах в земной атмосфере. Теперь он с успехом служит наполнителем в многочисленных светящихся рекламных трубках.

За счет чего Солнце способно непрерывно излучать в окружающее пространство чудовищный поток лучистой энергии?

Аллегорическое изображение Солнца из книги Кая Юлия Гигина «Poeticon Astronomicon», отпечатанной в Венеции в 1482 г. Книга вышла из-под станка Эрхарда Ратдольта, нюрнбергского печатника, работавшего у прославленного астронома Региомонтана – автора астрономических «Эфемерид» (1474 г.), которыми пользовался Христофор Колумб и многие другие мореплаватели. Перебравшись в Венецию, Ратдольт основал собственную типографию – крупнейшую по изданию научной литературы. «Calendarium» Региомонтана, опубликованный Ратдольтом в Венеции в 1476 г., был первой в истории книгой с титульным листом.

Будь Солнце просто раскаленным газовым шаром, оно остыло бы всего за несколько десятков миллионов лет. Но растительная жизнь на Земле – так свидетельствует геология – существует по крайней мере миллиард лет. Жизнь нуждается в солнечной энергии. И стало быть, за последний миллиард лет энергия Солнца не истощилась.

Геологические изыскания не оставляют места для тревог, что Солнце остывает. Больше того, по данным геологов, например, древнейшие оледенения бывали даже более мощными, чем последующие.

Астрономы долго искали источник неиссякающей солнечной энергии – то «горючее», которое непрерывно обогревает всю Солнечную систему. Обнаружить его удалось в связи с успехами ядерной физики. В центральной области солнечного шара в силу колоссальных температур и давлений ядра атомов с сорванными электронными оболочками тесно прижимаются друг к другу, и в этих условиях начинает идти термоядерная реакция превращения водорода в гелий. В глубоких недрах Солнца идет та самая реакция, о которой тщетно мечтали средневековые алхимики, – реакция превращения одного химического элемента в другой.

Солнце – сгусток пылающей материи – является колоссальным природным реактором. В течение миллиардов лет этот реактор перерабатывает собственное вещество.

Современная наука также сумела воспроизвести эту «солнечную» реакцию, но, к сожалению, еще не научилась управлять ею. Мы знакомы с ней только в неуправляемой форме, при взрыве; реакция превращения водорода в гелий происходит при взрыве водородной бомбы.

Исследования показали, что при термоядерной реакции превращения водорода в гелий выделение энергии на каждый грамм «употребленного» водорода составляет 6-1011 Дж. Нетрудно рассчитать, зная общее солнечное излучение, что «сгорание» водорода на Солнце идет со скоростью 5 миллионов тонн в секунду.

Термоядерная реакция превращения водорода в гелий идет только в центральной части, в глубинной «топке» Солнца. Подавляющая же часть солнечного вещества в этой реакции не участвует и энергии не выделяет. Поэтому, если колоссальный общий поток солнечной энергии сопоставить с его колоссальной массой, то окажется, что количество излучаемой энергии, приходящееся на единицу массы, например, на 1 г солнечного вещества в среднем исчезающе мало. Как заметил однажды советский астрофизик В. Г. Курт, поток солнечной энергии, приходящийся в среднем на единицу массы Солнца, равен потоку энергии, выделяемой такой же по массе кучей прелых листьев в лесу.

Солнце расходует водород и стареет. Первоначально – около 5 млрд лет назад – водород составлял около 70 % от всей массы Солнца. Теперь, по расчетам, содержание его в центральной части Солнца, его «термоядерной топке» снизилось до 30-40 %. Этого хватит еще на несколько миллиардов лет.

Приведенные выше характеристики Солнца грандиозны только по сравнению с его «детьми» – планетами. Если же сравнивать с другими звездами, то окажется, что Солнце – самая простая, самая обыкновенная, самая заурядная звезда. По всем своим свойствам оно занимает среднее положение. Есть звезды и гораздо больше, и гораздо меньше. Есть и гораздо горячее, и гораздо холоднее.

Лишь исследования последнего десятилетия обнаружили особенность Солнца, которая как будто выделяет его из многих миллиардов других звезд. Солнце расположено на таком удалении от центра Галактики, на котором изменяющиеся с расстоянием от центра скорости обращения звезд вокруг этого центра сравниваются с постоянной скоростью обращения спиральной волны плотности. Окружность такого радиуса называлась бы по-русски окружностью одинакового вращения, со-вращения. В соответствии с правилами образования научных терминов она получила имя коротации.

Находясь на коротационной окружности Солнце избегает прохождений через уплотнения спиральных рукавов. Может быть, именно это обстоятельство и является необходимым условием возникновения жизни? Однозначного ответа на этот вопрос еще нет, но некоторые исследователи уже поспешили на всякий случай окрестить пояс Галактики, примыкающий к коротационной окружности, галактическим «поясом жизни».

Диковины и заурядность

Мир звезд исключительно разнообразен и не раз преподносил ученым сюрпризы. Познакомимся хотя бы с плотностями звезд.

Среди употребительных в быту материалов славится своей плотностью свинец. Масса свинцового кубика с ребром в 1 см равна 11,3 г. Плотность золота составляет 19,3 г/см3. Такую же плотность имеет и вольфрам. Еще большей плотностью – соответственно 21,5 и 22,4 г/см3 – отличаются платина и иридий. Именно из сплава платины и иридия изготавливали столетие назад эталон метра.

Плотности золота, вольфрама, платины и иридия уже превосходят те плотности, которые, по современным представлениям, должны встречаться в недрах Земли, даже в ее ядре.

В Галактике же обнаружилась особая категория слабосветящихся звезд, вещество которых находится в чудовищно уплотненном состоянии. Из-за цвета и малых размеров за ними укрепилось название белых карликов. Белые карлики гораздо меньше Солнца. Многие из них меньше Земли, а некоторые даже меньше Луны.

Масса 1 см3 белого карлика достигает сотен тонн. Спичечная коробка такого вещества при взвешивании на Земле окажется в несколько раз тяжелее самого большого груженого товарного состава. Но астрономы знают о существовании и еще более плотных, так называемых, нейтронных звезд. Плотность вещества нейтронной звезды в миллион миллиардов раз превышает плотность воды. Чайная ложка такого вещества весила бы миллиард тонн, т. е. была бы эквивалентна по массе 200 миллионов слонов. Если бы Зёмля уплотнилась до состояния нейтронной звезды, ее поперечник составил бы всего 100 метров.

Интересно, что встречаются на небе звезды и с противоположными свойствами: огромные по размерам и очень разреженные. Они относятся к группам красных гигантов и сверхгигантов. Диаметр гиганта Бетельгейзе, например, в тысячу раз больше солнечного. Если бы он оказался на месте Солнца, то внутри его поместилась бы не только орбита Земли, но и орбита Марса. Зато уж плотность Бетельгейзе, особенно во внешних слоях, невелика. Она в десятки и сотни тысяч раз меньше плотности воздуха у поверхности Земли. Представьте себе кинозал. Пусть в этом зале пустота, вакуум. Чтобы создать в нем описываемую плотность, человеку достаточно один-единственный раз выдохнуть. Воздух от одного выдоха легких, заполнив равномерно зал, создаст плотность, равную плотности вещества звезды-гиганта.

Вспомним о звездочках из Большой Медведицы – Мицаре и Алькоре. Расположены ли они в действительности бок о бок или видны рядом по воле случая, на одном луче зрения? Ведь бывает же Луна видна «совсем рядом» с телевизионной антенной соседнего дома. Может, так же и Мицар с Алькором: одна звезда несравненно дальше другой (кстати, одна яркая, а другая слабая)?

Сравнительные размеры некоторых звезд.

Конечно, иногда такое встречается. Но как для данной пары, так и для большинства других дело вовсе не в случайной близости. И убедительное свидетельство против случайности – обилие «парных» звезд. Почти каждая вторая звезда на небе особенно в окрестностях Солнца – двойная. По теории вероятностей такого наплыва случайных совпадений произойти никак не может.

Оказывается, пара Мицар и Алькор – типичные представители распространенной и удивительной категории звезд. Эти двойные звезды связаны между собой силами взаимного притяжения, реально объединены в пары. Слабая звезда – спутник – обращается вокруг яркой, главной звезды, или, если говорить точнее, обе звезды обращаются вокруг общего центра масс. Для некоторых двойных систем путем точнейших долголетних наблюдений удалось проследить путь спутника вокруг главной звезды, вычислить период обращения. Но такие двойные звезды – исключения. Чаще всего периоды обращения в наблюдаемых парах исчисляются столетиями и тысячелетиями.

Пора перестать удивляться сюрпризам звездного неба. Двойные звезды – это ли удивительно, если существуют и тройные. Приблизительно одна треть из числа двойных звезд являются тройными.

И вновь в качестве примера послужат нам Мицар и Алькор. Алькор – спутник Мицара. Но уже в небольшой телескоп видно, что сам Мицар тоже состоит из двух звезд. Они удалены друг от друга значительно меньше, чем от Алькора. Впрочем, если уж вести рассказ до конца, то уточним, что главная звезда Мицара, в свою очередь, тоже двойная. Таким образом, вся система, представляет собой четверную звезду. Бывают системы и из пяти, шести и большего числа звезд.

Ну, а если звезды в системе из двух звезд расположены очень тесно одна к другой? Увидим ли мы их в телескоп как двойную звезду? Можем и не увидеть. Они будут сливаться воедино, казаться одной звездой. А могут ли существовать такие очень тесные пары? Да, могут. И именно их существованием объясняется, например, странное подмигивание «дьявольского» глаза Медузы.

Как мы уже говорили, звезда Алголь – глаз Медузы из созвездия Персея – регулярно меняет свой блеск в три раза. Кривая изменения блеска Алголя показана на рисунке. Секрет заключается в том, что Алголь – тесная двойная система.

Вокруг яркой центральной звезды вращается более темный спутник. Луч зрения земного наблюдателя оказался очень близок к плоскости орбиты спутника, и поэтому для нас спутник время от времени частично заслоняет главную звезду. На рисунке этому моменту соответствует точка А. Блеск Алгол я в таком положении минимален.

Изменение блеска затменно-переменной звезды Алголь.

Продолжая двигаться на орбите, спутник отходит в сторону. Тогда он перестает загораживать яркую центральную звезду. Блеск Алголя – ведь наш глаз воспринимает суммарный блеск обеих звезд – резко возрастает. Когда спутник приходит в положение Б, он сам оказывается закрытым главной звездой. Но поскольку спутник довольно темный, то общий блеск падает лишь немного. Спутник выходит из-за главной звезды – блеск Алголя достигает прежнего уровня. Истекает положенное время, и темный спутник опять возвращается к точке А. Яркая звезда затмевается, цикл повторяется, глаз Медузы «моргает».

Изменение блеска небесных светил, их переменность, обусловлено иногда и физическими причинами. Такие звезды действительно светят с переменной яркостью. Они пульсируют, то раздуваясь, то сжимаясь. Блеск их в связи с пульсацией становится то больше, то меньше. Этим звездам суждено было сыграть исключительную роль в определении расстояний в наблюдаемой нами части Вселенной.

Среди миллиардов звезд Галактики находятся звезды, способные взрываться. Вспышка звезды – весьма величественное зрелище во Вселенной. Иногда одна-единственная взорвавшаяся звезда способна светить с такой же силой, как все остальные 100 млрд. звезд в Галактике, вместе взятые. Часто до взрыва такая звездочка бывает настолько слаба, что астрономам на Земле она не известна. Потом она неожиданно разгорается и бывает видна даже днем, при свете Солнца. Называют эти звезды как в старину, новыми и сверхновыми.

Новые звезды вспыхивают часто: мы регистрируем их один-два раза в год, а всего в Галактике вспыхивает, по-видимому, до сотни новых звезд в год. Блеск их возрастает в течение нескольких дней. Относительно нормального состояния он увеличивается в среднем всего в десятки тысяч раз.

Причины взрыва новых звезд видят в том, что все они – очень тесные двойные пары. Близкое соседство приводит к тому, что вещество одной звезды начинает перетекать на другую, образуя газовую оболочку. Когда ее масса достигает критической величины, в оболочке возникают термоядерные реакции, – в этот момент для земного наблюдателя вспыхивает новая звезда. Вскоре оболочка отрывается от звезды и, расширяясь, постепенно рассеивается в пространстве. После вспышки снова начинается перетекание вещества, и через определенное время все повторяется вновь.

Следы взрыва Сверхновой звезды 1054 года: Крабовидная туманность.

Иное дело сверхновые звезды. Те вспыхивают редко: в среднем один раз в сто лет. А наблюдаются они и того реже: один раз лет за пятьсот.

Старинные китайские летописи сохранили для потомков весть о «звезде-гостье», вспыхнувшей летом 1054 г. в созвездии Тельца. Сначала звезда была исключительно яркой и ее видели днем. Потом блеск ее стал спадать, и через два года она совсем исчезла.

В XVIII в. французский «ловец комет» Мессье, чтобы легче было отыскивать кометы, составил подробный список видимых в телескоп «туманных пятен». Под номером один в список попал объект необычной формы, напоминающий растопырившего ноги краба. Впоследствии этот объект так и назвали Крабовидной туманностью. Она находится в созвездии Тельца.

Тщательные повторные измерения показали, что Крабовидная туманность расширяется. А по расчетам, 900 лет назад она должна была выглядеть точкой. После сопоставления всех данных выяснилось: Крабовидная туманность – оболочка Сверхновой, скинутая ею в результате взрыва. Она находится в том самом месте, где 900 лет назад отметили появление Сверхновой старинные летописи.

Две вспышки Сверхновых в Галактике последовали одна за другой в 1572 и 1604 гг. Первую из них наблюдал известный датский астроном Тихо Браге, вторую – австрийский ученый Иоганн Кеплер.

В XX в., когда инструментальное оснащение астрофизики стало неизмеримо богаче, чем в предшествующие столетия, вспышек, доступных для наблюдений сверхновых, как назло, не происходило. Чувство некоторого удовлетворения астрономы наконец-таки испытали в конце февраля 1987 г. Правда, Сверхновая SN 1987 А вспыхнула не в нашей Галактике, но зато в ближайшем соседстве – в Большом Магеллановом Облаке. Она была открыта 24 февраля канадским астрономом на обсерватории Лас Кампанас в Чили. Максимум блеска Сверхновой в оптическом диапазоне пришелся на 27 февраля, после чего он несколько уменьшился, но потом вновь стал возрастать. Уярчение наблюдалось вплоть до 20 мая 1987 г. Эта звезда стала первой со времени Кеплера сверхновой, которую можно было заметить невооруженным глазом.

Большой комплекс исследований Сверхновой SN 1987 А был выполнен с помощью аппаратуры советской орбитальной астрономической обсерватории «Астрон».

Возможно, что взрывы новых и сверхновых звезд оказывали в далеком прошлом какое-то влияние на развитие жизни на Земле. В 1957 г. советские астрофизики И. С. Шкловский и В. И. Красовский полушутя, полусерьезно выдвинули гипотезу о возможной причине вымирания динозавров. Известно, что в конце мелового периода крупные рептилии на Земле погибли. Чем больше продолжительность жизни живого существа, тем больше сказываются на его потомстве изменения радиационной обстановки. Вспышка не очень далекой сверхновой могла привести к увеличению потока космических лучей в сотни раз. В результате такого облучения, по мысли этих ученых, и могли погибнуть динозавры.

Впрочем, загадка динозавров остается пока что для ученых неразрешимой. Для объяснения их поголовного вымирания к началу кайнозойской эры, т. е. примерно 65 миллионов лет назад, выдвинуто, по крайней мере, 8 предположений. В качестве причин, помимо взрыва близкой сверхновой, называются:

– резкий скачок магнитного поля Земли;

– распространение эпидемического заболевания, так называемая, эпизоотия;

– переизбыток кислорода в атмосфере Земли;

– резкое охлаждение океана;

– падение астероида;

– столкновение Земли с ядром кометы;

– изменение состава морской воды.

Не менее трех из предложенных гипотез имеют касательство к астрономии, и одну из них мы еще обсудим в дальнейшем.

Однако вернемся к вспышкам сверхновых. А не может ли в одну прекрасную минуту взорваться Солнце? Не может ли вдруг его светимость резко увеличиться или, наоборот, внезапно уменьшиться? Астрономы убеждены, что с Солнцем такого произойти не может. Подобно своим ближайшим соседям по Галактике, оно действительно относится к самым обыкновенным, самым заурядным звездам.

Плотность вещества в центре Солнца достигает 150 г/см3. Температура верхней оболочки Солнца, по сравнению с 15 000 000 К внутри, очень скромна – всего около 6 000 К. У самых же горячих звезд температура верхних слоев доходит до 50 000 К и более.

Солнце нельзя отнести ни к чересчур «молодым», ни к чересчур «старым» звездам. У него «средний возраст». Наше «степенное» Солнце не способно ни энергично пульсировать, ни взрываться. Ему уготована судьба подавляющего большинства обычных звезд.

Судьбы звезд

Чтобы проследить, как растут деревья в лесу, нет надобности наблюдать за ними долгие годы. Достаточно отправиться в лес; там представлены деревья и разных пород, и всевозможных возрастов – от молодой поросли до замшелых великанов.

Астрономам не под силу проследить за развитием какой-либо одной звезды: для этого требуются, по крайней мере, миллионы лет. Но, «коллекционируя» звезды, сопоставляя между собой их индивидуальные особенности, так же, как и для деревьев в лесу, можно понять этапы их жизненного пути, от рождения до старости.

Воссоздавая картину жизни звезд, астроном испытываем всевозможные модели – теоретически определяет характерные особенности поведения звезд при различных допустимых предположениях об их внутреннем строении, массе, возрасте, окружающей космической среде. Однако теоретическая картина жизни звезд, какой бы заманчивой она ни была, не будет представлять ценности, если в ней, хотя бы в скрытой форме, нарушаются установленные законы природы. В своих моделях астроном обязан опираться на всю совокупность наблюдаемых фактов и известных физических законов. Только в этом случае модель, наиболее полно объясняющая наблюдаемые явления, приобретает права научной гипотезы. После подтверждения дальнейшими теоретическими исследованиями и новыми наблюдениями детально разработанная гипотеза становится научной теорией.

Но даже и научную теорию не следует считать последним и совершенно исчерпывающим словом науки. Мы знаем много случаев, когда для объяснения одного и того же явления в науке одновременно разрабатывалось несколько различных взаимоисключающих теорий. Одним из таких случаев как раз и является проблема происхождения и развития звезд.

Хотя астрономы накопили богатый фактический материал о химическом составе и физических характеристиках звезд, проблема жизни звезд, их эволюции остается одной из самых острых в современной астрономии.

Изучение судеб звезд встало в ряд актуальных астрономических проблем в двадцатые годы нашего столетия, после того как астрономы научились надежно определять температуры поверхности звезд и межзвездные расстояния.

Видимые на небе звезды заметно различаются по блеску. Во многих случаях это объясняется тем очевидным обстоятельством, что они удалены на различные расстояния: более близкие звезды выглядят для нас более яркими. Зная истинные расстояния до звезд, астрономы научились путем вычислений теоретически как бы «отодвигать» или, наоборот, «придвигать» все исследуемые звезды на одинаковое стандартное расстояние от Солнца в 32,6 световых года. Тем самым, открылся путь для сравнения блеска различных звезд и определения их светимости, т. е. того количества лучистой энергии, которое они излучают в окружающее пространство.

Независимо друг от друга датчанин Эйнар Герцшпрунг и американец Генри Рессел обратили внимание на то, что два характерных признака – светимость и температура поверхности – дают возможность разделить все множество звезд на очень небольшое число четко разграниченных групп. Этот результат наглядно виден на диаграмме, носящей название диаграммы Герцшпрунга – Рессела.

Для построения диаграммы используются все звезды, для которых известны температура поверхности и светимость. Шкалой температур служит ось абсцисс. По оси ординат откладывают светимость звезд, – чем большее количество энергии излучает звезда, тем выше должно быть ее положение на оси ординат. Каждой звезде с известными характеристиками на диаграмме Герцшпрунга-Рессела соответствует одна точка.

Температура поверхности звёзд (К) Диаграмма Герцшпрунга-Рессела.

Вам должно сразу броситься в глаза, что точки на диаграмме Герцшпрунга-Рессела вовсе не разбросаны хаотично. Подавляющее большинство их ложится на так называемую главную последовательность, – полосу диаграммы, протянувшуюся с плавным изгибом из левого верхнего угла в правый нижний. Звезды, которые попадают в эту полосу диаграммы Герцшпрунга-Рессела, астрономы называют звездами главной последовательности.

Небольшая доля точек попадает в область левее и ниже главной последовательности. Они принадлежат звездам с очень высокой температурой поверхности и аномально низкой светимостью. Эти звезды составляют группу белых карликов.

Отдельную группировку образуют звезды в правом верхнем углу диаграммы. Те имеют небольшую температуру поверхности, но светят необычайно ярко. В эту область диаграммы попадают красные гиганты и сверхгиганты.

Диаграмма Герцшпрунга-Рессела наводит на мысль, что мир звезд не является застывшим: характерные особенности диаграммы явно связаны с различными этапами жизни звезд. Но в какую сторону идет процесс старения звезд? Может быть, вновь родившиеся звезды расположены в левом верхнем углу диаграммы, и по мере роста они медленно спускаются вдоль главной последовательности в ее нижнюю часть? А может быть, процесс идет как раз в противоположном направлении: в молодости звезды бывают холодными и неяркими, а с течением времени разогреваются и светят гораздо ярче? Что представляют из себя такие особые группы звезд, как белые карлики и красные гиганты? Ответы на эти вопросы стали мало-помалу проясняться лишь тогда, когда астрономы и физики совместными усилиями обнаружили источник звездной энергии – термоядерную реакцию превращения водорода в гелий.

Расчеты показали, что к числу короткоживущих звезд обязаны принадлежать в первую очередь наиболее горячие звезды с высокой светимостью. Они расходуют свое водородное «горючее» настолько расточительно, что срок их существования при наблюдаемых темпах переработки водорода может быть в космическом масштабе времени лишь очень непродолжительным. Следовательно, подобная звезда должна либо быстро сменить «образ жизни», либо погибнуть.

Очень молодыми оказались переменные звезды с неправильным изменением блеска типа Т Тельца. Их детальное изучение помогло предложить вариант стройной теории рождения звезд.

Рассмотрим холодное межзвездное облако пыли и газа с массой, примерно равной массе нашего Солнца, и размерами, достигающими размеров современной Солнечной системы. Физики видят ряд причин, по которым равновесие внутри такого облака может быть внезапно нарушено, и все его частицы со скоростью свободного падения устремятся к центру. Для описания подобного явления астрономы используют термин коллапс – стремительное сжатие. Коллапсирующее облако по космическим масштабам времени в мгновение ока – всего за половину земного года – уменьшается до размеров, которые лишь в 100 раз превышают нынешние размеры Солнца. В этот период мы уже имеем дело не с облаком газопылевой материи, а с рождающейся звездой.

В коллапсирующем облаке высвобождается огромное количество внутренней энергии, что приводит к разогреву облака.

Температура поверхности звездного «эмбриона» достигает еще всего только четырех тысяч кельвинов, но суммарная светимость всей огромной поверхности облака в сотни раз превосходит светимость Солнца. Весь описанный процесс идет настолько стремительно, что со стороны должно казаться, будто на небе среди холодной газопылевой межзвездной материи практически мгновенно появляется неизвестная раньше звезда.

Вновь загоревшаяся на небе звезда – пока еще только «эмбрион» звезды – продолжает уменьшаться в размерах и разогреваться. Этот процесс по космическим меркам также идет быстро, но несравненно медленнее, чем коллапс.

Во второй фазе своей эволюции формирующаяся звезда быстро вращается, из ее недр через разные промежутки времени вырываются мощные струи вещества, которые способны унести в общей сложности до одной трети первоначальной массы сжавшегося облака. Со стороны блеск такой формирующейся звезды должен изменяться быстро и без всякой регулярности, иными словами, для земного наблюдателя это будет типичная неправильная переменная звезда типа Т Тельца.

Период жизни формирующейся звезды с массой, близкой к массе Солнца, в стадии неправильной переменной типа Т Тельца может достигать 50 млн. лет. Постепенно размеры такой звезды сокращаются до размеров Солнца, утечка вещества из недр замирает, температура недр достигает критического значения в 10 млн. кельвинов, и термоядерная реакция превращения водорода в гелий становится основным источником звездной энергии. Молодая звезда полностью сформировалась: она достигла третьей, стабильной стадии своего существования, в которой может спокойно находиться несколько миллиардов лет. Температура поверхности и светимость этой звезды теперь полностью соответствуют характеристикам звезд главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рессела.

Астрономы, разработавшие изложенную картину рождения и роста звезд, приводят веские доводы в ее защиту. Однако встречаются приверженцы и другой точки зрения: звезды рождаются не из разреженного газопылевого облака, а из сверхплотного, еще не известного науке дозвездного вещества. В результате чудовищного взрыва такое сверхплотное дозвездное вещество распадается на отдельные фрагменты, каждый из которых, расширяясь до нормального звездного состояния, становится отдельной звездой. Как видно, эта точка зрения диаметрально противоположна теории коллапса газопылевого облака.

Время и новые научные поиски способны разрешить любой самый сложный научный спор. А пока вновь появляющиеся наблюдательные данные заставляют отдавать предпочтение теории происхождения звезд из коллапсирующего газопылевого облака.

Финал

По мере сгорания водорода температура и давление в недрах звезды увеличиваются. В звезде начинают выделяться очень плотное гелиевое ядро и разреженная оболочка. Остатки водорода «выгорают» на границе ядра и оболочки. При этом оболочка непрерывно раздувается и температура на поверхности звезды снижается. Земной наблюдатель этой реальной физической картины, разумеется, не видит, и его информация свидетельствует о событиях как будто бы прямо противоположных. Земной наблюдатель со стороны фиксирует, что со всей огромной оболочки такая звезда в общей сложности излучает еще больше света, чем прежде. Эта звезда покидает главную последовательность диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Она красный гигант.

Неэкономно расходуя энергию, красный гигант в короткий срок растрачивает остатки водорода. Подогрев оболочки прекращается, и в дальнейшем она рассеивается в пространстве. Небольшое ядро наблюдается теперь как очень плотная и горячая звезда – белый карлик.

Независимо от того, справедлива или не справедлива изложенная теория, можно считать установленным фактом, что «жизнь» звезды – это поединок двух противоборствующих сил. Давление горячих газов изнутри постоянно стремится увеличить размеры звезды. Напротив, гравитационные силы взаимного притяжения всех составляющих звезду частиц вещества стремятся как можно больше сжать ее.

Звезда остается в обычном «уравновешенном» состоянии, пока давление горячих газов и гравитационное сжатие взаимно компенсируются. В результате выгорания водородного «топлива» действие гравитационных сил оказывается резко преобладающим. Тогда наступает стремительное сжатие звезды.

Теория рассматривает три варианта «агонии» состарившихся звезд.

Звезды с массой меньше 1,2-1,4 массы Солнца, как описано выше, сжимаются до состояния белых карликов. Все атомы в недрах белых карликов разрушены на составляющие их элементарные частицы. Вещество белых карликов состоит из «стиснутых» атомных ядер и электронов.

Если исходная масса звезды превосходила массу Солнца более чем в 1,2-1,4 раза, то звезда сжимается гораздо сильнее: до состояния тусклой и сверхплотной нейтронной звезды. Недра подобной звезды должны состоять из нейтронов, образующихся при сверхбольших плотностях за счет слияния протонов с электронами.

Существование нейтронных звезд было давно предсказано теоретически, но обнаружить их оказалось далеко не просто.

Жизненный путь звезд глазами художника (масса звезд указана в долях массы Солнца).

И. С. Шкловский образно называл нейтронные звезды неуловимой «синей птицей» астрофизиков-теоретиков, о которой они мечтали на протяжении трех десятилетий.

Открытие нейтронных звезд, как водится, было сделано совершенно случайно. В августе 1967 г. Жаклин Белл – аспирантка известного английского радиоастронома Энтони Хьюиша – в старинном университетском городке Кембридже во время рядовых наблюдений мерцания радиоисточников обнаружила поступающие из одной точки неба очень короткие и очень правильные радиоимпульсы, напоминающие быстро чередующиеся точки азбуки Морзе.

«Это казалось нелепым, – вспоминал позднее Э. Хьюиш. – Столь регулярные импульсы просто не могли приходить из „звездного пространства“».

Полгода – беспрецедентный случай в современной астрономии! – открытие держалось в строжайшей тайне, а неведомый радиоисточник среди персонала обсерватории получил сокращенное обозначение LGM. Оно происходило от начальных букв английских слов little green men – «маленькие зеленые человечки», как в шутку порой называют на Западе выдуманных обитателей других миров. Только когда дальнейшие исследования полностью исключили возможность искусственного происхождения регистрируемых в Кембридже сигналов, новость была предана огласке. Это произошло в начале 1968 г.

При последующих поисках за короткий срок было обнаружено несколько десятков загадочных источников правильных радиоимпульсов. Интервалы между импульсами этих источников были различными – от одного всплеска каждые 4 с до быстрых мерцаний, чередующихся через несколько сотых долей секунды. За вновь открытыми объектами Вселенной укрепилось название пульсирующих радиоисточников, или сокращенно пульсаров.

Скрупулезные теоретические выкладки показали, что всплески радиоизлучения пульсаров, отличающиеся исключительно высокой равномерностью, обязаны своим происхождением их вращению. Пульсары окружены магнитными полями, напряженность которых в миллионы раз превосходит напряженность самых мощных магнитных полей, когда-либо созданных в условиях Земли. Собственные магнитные поля как бы фокусируют радиоизлучение пульсаров в узкие пучки, и они становятся похожими на вращающиеся космические радиомаяки. Когда луч такого маяка-пульсара поворачивается к Земле, мы наблюдаем очередной всплеск его радиоизлучения.

Один из пульсаров оказался расположенным в центре старой знакомой – Крабовидной туманности. Частота его пульсаций достигает 30 импульсов в секунду. Очевидно, что вращаться вокруг своей оси со скоростью 30 об/с, как это делает пульсар Крабовидной туманности, и не разлететься при этом на куски под действием сил инерции может только очень малое по своим размерам тело. Различные оценки привели к одним и тем же результатам: размеры пульсаров очень скромны, гораздо меньше размеров даже небольших планет вроде Земли – порядка 10 км.

В итоге мало-помалу были собраны исчерпывающие доказательства того, что пульсары действительно представляют собой теоретически предсказанные тремя десятилетиями ранее нейтронные звезды – звезды, находящиеся в последней стадии своей эволюции.

По современным представлениям, нейтронная звезда покрыта твердой, жесткой кристаллической корой с толщиной порядка одного километра. Так велика сила тяготения на этой звезде, что самая крупная гора на ее поверхности не смогла бы подняться выше 2,5 см. Под корой в недрах звезды находится сверхтекучая «нейтронная жидкость». Чудовищные условия нейтронной звезды приводят к тому, что все пустоты в атомах «выжимаются»: нейтронная звезда становится как бы одним цельным атомным ядром фантастических размеров. Плотность нейтронных звезд, как мы уже рассказывали, неслыханно велика: она заключается в пределах от 1012 до 1015 г/см3. Общая энергия излучения такого пульсара, как например, пульсар Крабовидной туманности, в тысячи раз превосходит энергию, излучаемую Солнцем.

Продолжительные наблюдения позволили обнаружить, что вращение некоторых пульсаров едва заметно замедляется. Это легко объяснимо: кинетическая энергия вращения нейтронной звезды переходит в излучение, и пульсар постепенно «замирает».

Помимо общего незначительного замедления вращения, у отдельных пульсаров наблюдаются непредвиденные скачкообразные увеличения скорости вращения. Они находятся на пределе чувствительности современной аппаратуры, составляя не более десятимиллионной доли секунды между соседними импульсами. Эти скачки в скорости вращения пульсаров связывают с перестройкой структуры их коры, можно сказать, со своего рода «звездотрясениями».

К середине 80-х годов радиоастрономы занесли в каталоги свыше четырехсот состарившихся звезд – пульсаров.

Третий теоретически возможный вариант звездной «кончины» представляет собой гравитационное сжатие звезд с массой больше двух масс Солнца. В соответствии с выводами теории относительности, вокруг них в результате гравитационного сжатия возникает настолько сильное искривление пространства, что электромагнитное излучение вообще не в силах вырваться за пределы этого объекта. Звезды, претерпевающие такое сжатие, становятся «невидимками».

Некоторые физики склонны образно называть возникающее при этом явление «черной дырой» в пространстве. Благодаря своему чудовищному гравитационному полю «черная дыра» не только ничего не излучает, но даже захватывает и поглощает всякое проходящее мимо излучение. Физические проблемы, связанные с последующей судьбой таких звезд, являются одними из наиболее интригующих в современной астрофизике.

Вернемся вновь к диаграмме Герцшпрунга-Рессела и попробуем в рамках изложенной теории наглядно представить себе все этапы эволюции звезды.

Температура поверхности звёзд. Эволюционный трек звезды на диаграмме Герцшпрунга–Рессела.

На рисунке с диаграммой Герцшпрунга-Рессела сплошной линией («лентой») со стрелками показаны перемещения звезды по мере ее «возмужания», или как говорят астрономы, ее эволюционный трек. Этот эволюционный трек начинается в правом нижнем углу диаграммы, когда только-только формирующаяся звезда еще холодна и светит слабо. Вскоре – за несколько десятков миллионов лет – звезда разогреется и достигнет главной последовательности. Затем на протяжении нескольких миллиардов лет она медленно поднимается вдоль главной последовательности снизу вверх, становясь все более яркой и горячей. Однако в какой-то момент времени, несмотря на продолжающееся увеличение общей светимости, температура поверхности звезды уже не увеличивается, а убывает. Характеристики звезды на диаграмме Герцшпрунга-Рессела начинают изменяться в сторону звезд-гигантов.

Проходит еще немного времени, и звезда красный гигант достигает поворотной точки своего существования: она начинает сбрасывать разреженную оболочку. Итог: светимость звезды резко падает, а температура поверхности быстро нарастает. Эволюционный трек звезды поворачивает на 180°. Дальнейшие события происходят достаточно быстро: звезда уходит из области красных гигантов, пересекает под прямым углом главную последовательность, спускается в область белых карликов и отправляется на «кладбище звезд».

Самой длительной фазой существования звезды является та фаза, когда она впервые выходит на главную последовательность. В зависимости от начальной массы звезда может выйти на главную последовательность немного ниже или немного выше. Соответственно в процессе дальнейшей эволюции, она может попасть в область красных гигантов или сверхгигантов, а в конце жизни, как мы рассказывали, оказаться в числе белых карликов, нейтронных звезд или «черных дыр».

Вот к каким далеко идущим выводам может привести кропотливый теоретический анализ такой, на первый взгляд, невзрачной схемы, как диаграмма Герцшпрунга-Рессела.

Длительный практический опыт людей убеждает в том, что любая форма энергии обязательно переходит в конечном счете в теплоту. А теплота имеет примечательную особенность безвозвратно рассеиваться в окружающем пространстве. В результате обобщения такого опыта появился в науке принцип, носящий название второго закона термодинамики. Наиболее простая формулировка его такова: в замкнутой, изолированной системе теплота не может сама собой переходить от более холодного тела к более горячему.

Автор второго закона термодинамики немецкий физик Клаузиус вывел из него пессимистические следствия. Клаузиус считал, что Вселенную в соответствии с этим законом ждет неминуемая «тепловая смерть». Будущая картина Вселенной рисовалась ему в виде несметного скопища «трупов» остывших звезд.

Однако идею «тепловой смерти» Вселенной современная наука отвергла. Действительно, может наступить и наступает «тепловая смерть» отдельных звезд и звездных систем. Но второй закон термодинамики неприменим ко всей Вселенной в целом.

Рассмотрим пример. Температура в грозовом разряде достигает гигантских значений, хотя температура окружающей атмосферы и грозовых туч вряд ли превышает +25 °C. Что это? Концентрация энергии и нарушение второго закона термодинамики? Нет. Просто-напросто закон относится лишь к изолированным системам. А тучи запасли энергию из внешних источников, они запасли энергию ветра и солнечных лучей. При столкновении туч запасенная ими энергия перешла в энергию электрического разряда.

Приведенный пример помогает понять несостоятельность концепции «тепловой смерти» безграничной Вселенной. По отношению к любой ограниченной части Вселенной – будь то даже целая галактика или система галактик – всегда существуют другие, внешние области. И благодаря существованию внешних источников во Вселенной может происходить очень многообразное перераспределение энергии.

Сонмы галактик

Диковинные особенности строения отдельных звезд, их рождение и эволюция, вспышки новых и сверхновых – все эти волнующие проблемы современной звездной астрономии отступают перед захватывающей воображение картиной бескрайнего пространства Вселенной, заполненного несметными множествами галактик, каждая из которых, подобно нашей Галактике, насчитывает в своем составе многие десятки и сотни миллиардов звезд.

Начало переписи иных галактик, сам того не подозревая, положил, как мы уже говорили, астроном Шарль Мессье-наблюдатель комет, поместивший в конце XVIII в. во французском астрономическом ежегоднике первый список небесных «туманных пятен». Заметных туманностей он обнаружил на первых порах чуть более сотни. До сих пор в научной литературе эти объекты чаще всего обозначают буквой М и номером, который они имели в списке Мессье.

Очень скоро Вильям Гершель, энергичный исследователь строения нашей Галактики, расширил список Мессье и довел перечень туманностей и звездных скоплений до двух с половиной тысяч.

Гершель оказался интуитивно прав, разделяя точку зрения некоторых своих предшественников, что по крайней мере часть из небесных «туманных пятен» является «островными вселенными» – самостоятельными звездными системами, подобными системе Млечного Пути. Однако доказать эту концепцию во времена Гершеля было еще невозможно, и спор о местонахождении небесных туманностей растянулся более чем на столетие.

В конце XIX в. был составлен «Новый Генеральный каталог туманностей и звездных скоплений», или сокращенно NGC. Он насчитывал уже 7840 объектов, которые получили обозначение, состоящее из индекса NGC и номера внутри этого каталога. Содержание NGC давало обильный материал для статистического анализа, причем в то время как все поиски туманностей вблизи самого Млечного Пути оказались полностью безрезультатными – там ни разу не было обнаружено ни одной туманности с приближением к полюсам Галактики количество открытых туманностей систематически увеличивалось. Это обстоятельство казалось решающим доводом в пользу вывода, что туманности принадлежат нашей Галактике, и все вещество Вселенной сосредоточено лишь в пределах звездной системы Млечного Пути.

Галактика NGC 891 в созвездии Андромеды. Хорошо различим слой поглощающей свет темной пылевой материи

«Вопрос о том, являются ли туманности другими галактиками, едва ли больше нуждается в обсуждении», – читаем мы в одной из книг по истории астрономии, вышедшей в 1905 г. – «На него ответил сам ход исследований. Можно с уверенностью сказать, что никто из компетентных мыслящих людей, располагая всеми имеющимися аргументами, не может в настоящее время считать любую из отдельных туманностей звездной системой того же ранга, что и Млечный Путь».

В этот период, когда преобладающее большинство исследователей уже сдавало идею «островных вселенных» в архив, только наиболее дальновидные среди астрономов еще продолжали отстаивать возможность того, что отсутствие туманностей вблизи плоскости Млечного Пути может быть всего-навсего следствием какого-либо побочного наблюдательного эффекта, – например, поглощения света удаленных внегалактических объектов слоем газопылевой материи, находящимся в плоскости Млечного Пути. Именно так оно и оказалось.

«Великий спор» между сторонниками и противниками «островных вселенных» был окончательно разрешен в 20-е годы нашего столетия американцем Эдвином Хабблом. Пользуясь фотографиями туманности Андромеды, полученными с помощью крупнейшего телескопа мира, Хабблу удалось измерить характеристики отдельных звезд, и на основе различных предположений дать несколько независимых оценок расстояния до этой туманности и тем самым бесспорно доказать, что она находится далеко за пределами звездной системы Млечного Пути.

Галактика NGC 4594 в созвездии Девы. Она относится к наиболее ярким галактикам неба. Будучи удалена от Земли в десять раз дальше туманности Андромеды эта сверхгигантская галактика типа Sb попадает в число ярчайших благодаря своей чрезвычайно высокой светимости. Обращает на себя внимание примечательная форма этой галактики. Внешний вид небесных объектов очень часто служит астрономам источником вдохновения в поисках их собственных имен, и именно в результате сходства с головным убором латиноамериканцев галактика NGC 4594 получила наименование «Сомбреро».

Используя совокупность своих методов, Хаббл исследовал Вселенную до огромного расстояния в 500 миллионов световых лет. Далеко не все из описанных прежде Мессье, Гершелем и другими астрономами «туманных пятен» оказались чужими галактиками. Часть из них на самом деле были светящимися или освещенными со стороны газовыми туманностями. Но наряду с этим работы Хаббла окончательно доказали существование огромного количества «островных вселенных» – чужих галактик. В исследованной им области радиусом в 500 миллионов световых лет по оценке должно было насчитываться до 100 миллионов других галактик.

Предпринять классификацию галактик на практике оказалось более сложным, нежели систематизировать особенности звезд. Рассказывая о судьбах звезд, мы пользовались примером с деревьями в лесу: прогулка по лесу позволяет в короткий срок, не тратя времени на наблюдения за развитием каждого отдельного дерева, выявить основные характерные черты перехода от молодых деревьев к старым. Применительно к изучению галактик этот простой пример уже не отражает трудности задачи. В этом случае астрономы предпочитают другой пример: пусть воображаемые внеземные исследователи, посетив Землю, попытаются установить характер изменения облика людей в зависимости от их возраста.

Какой из многочисленных бросающихся в глаза внешних признаков человека явится в этой задаче определяющим? Конечно, большое значение может играть и действительно играет рост. Но, вооружившись полноценными статистическими данными по росту людей на земном шаре, наши воображаемые исследователи тотчас попадут в тупик, ибо как нам всем хорошо известно, рост многих людей заметно различается в зависимости от национальных или индивидуальных особенностей. Рост африканских пигмеев и людей-лилипутов окончательно докажет, что этот признак для определения возраста людей является ненужным. Но еще в худшем положении окажутся те, которые попробуют взять за основу классификации цвет кожи. Воображаемые внеземные ученые могут предположить, что с возрастом кожа людей темнеет или, наоборот, светлеет, что на самом деле иногда случается, но пользуясь этим признаком они встанут на совершенно ложный путь. Одним словом, признаки возраста, которые в повседневной жизни легко отмечают для себя даже неискушенные люди, оказываются с точки зрения научного исследования потонувшими среди множества других, легко различимых и кажущихся на первый взгляд гораздо более существенными: рост, вес, цвет кожи, цвет глаз, цвет волос.

Разнообразие форм галактик на небе настолько велико, что выбор внешнего признака для их классификации был также затруднителен, как выбор признака для определения возраста человека. Но Хабблу удалось преодолеть эту трудность. Предложенная им классификация представлена на рисунке. Она включает в себя три основных последовательности галактик. В левой части схемы Хаббла располагаются галактики, которые наблюдаются на небе, как сгустки звезд более или менее правильной эллиптической формы. Обозначаются эти галактики латинской буквой Е с цифровым индексом от 0 до 7 в зависимости от степени эллиптичности. Галактика типа ЕО имеет почти сферическую форму: на фотопластинке ее изображение выглядит почти правильным кружком. Галактика же типа Е7 среди всех эллиптических галактик имеет наиболее уплощенную форму. От галактик типа Е7 расходятся две параллельные последовательности спиральных галактик, которые обозначаются латинской буквой S. Для верхней последовательности так называемых нормальных галактик характерна спиральная структура с ветвями, расходящимися непосредственно от центра. Нормальные галактики с туго закрученными спиралями обозначаются как Sa, если спирали закручены менее туго, то галактику следует отнести к типу Sb, и, наконец, галактики со слабо закрученными спиралями относят к типу Sc. Нижняя последовательность носит название «пересеченных галактик» и характеризуется тем, что представленные здесь объекты содержат светящиеся перемычки. «Пересеченные галактики» обозначаются как SB с добавлением в зависимости от закрученности спиралей, так же как в предыдущей последовательности, малых букв а, b или с.

Телескопические фотографии галактик различных типов.
Классификация галактик, которую образно называют «камертоном Хаббла».

Описанная классификация, или, как ее называют в шутку «камертон Хаббла», возникла задолго до появления каких бы то ни было гипотез, объясняющих физический смысл эволюции галактик. Но в ней оказалось заложенным рациональное физическое зерно. В последующем классификация Хаббла дополнялась и детализировалась, но тем не менее, как выразился один из астрономов, «она сохранила свое основополагающее значение и не померкла в свете блестящих достижений последующего времени».

Работами Хаббла и его последователей система Млечного Пути была низвергнута с пьедестала особой всеобъемлющей звездной системы. Так же, как раньше наше Солнце оказалось обычной, банальной звездой, так и наш Млечный Путь – галактика, в которую входит Солнце – оказался обычной банальной звездной системой, затерявшейся в просторах Вселенной среди сонма других подобных ей звездных систем, других галактик.

Встреча с немыслимым

Уже первые крохотные телескопы позволили астрономам расширить границы доступного им пространства и разглядеть звезды, слишком слабые для наблюдения невооруженным глазом. Большие телескопы XX века поведали, что в необъятных просторах Вселенной плывут бесчисленные фантастические миры, превосходящие все, что могло представить себе самое богатое воображение. Число галактик, которые наблюдаются ныне на больших телескопах, превосходит число наблюдаемых звезд: на всем небе их насчитываются не десятки, а сотни миллиардов. Пятиметровый телескоп способен различить в пределах одного лишь ковша Большой Медведицы до миллиона «звездных островов».

Интерес к изучению мира галактик еще более возрос после того, как новые наблюдения выявили в некоторых из них признаки огромных по своим масштабам быстротечных процессов.

В 1943 г. Карл Сейферт обнаружил несколько спиральных галактик, обладающих очень компактным и необычно ярким ядром. Интенсивные линии излучения на спектрограммах ядер этих галактик – они получили название сейфертовских – указывали на гигантские потоки газа, движущегося в окрестностях ядра со скоростями в несколько тысяч километров в секунду. Яркость сейфертовских галактик нерегулярно изменяется, оставаясь аномально-большой в инфракрасной области спектра. Эти галактики с взрывающимся время от времени ядром являются также мощными источниками радиоизлучения.

Под руководством Б. А. Воронцова-Вельяминова в Москве были исследованы многочисленные случаи близких друг к другу взаимопроникающих и взаимодействующих галактик. Эти работы также указывали на сложные, динамичные процессы в цире галактик, связанные с выделением больших количеств энергии.

Выполненные астрономами оценки привели к ошеломляющим результатам. Оказалось, что выделение энергии в ядрах галактик, находящихся в «возбужденном» состоянии, относится к числу наиболее грандиозных процессов природы, поиски источников которых – так же, как за несколько десятилетий до этого поиски источников энергии звезд – могут иметь следствием новую революцию в физике да и во всем естествознании.

По самым скромным подсчетам, выделяемая при взрывах ядер галактик энергия эквивалентна той энергии, которая выделилась бы при мгновенном полном переходе в энергию массы покоя в миллион солнечных масс. За счет чего выделяется такая энергия?

Рассматривалась возможность, что в результате скопления звезд в ядрах галактик либо резко увеличивается количество их столкновений, либо возрастает число вспышек массивных звезд, которые ведут себя, как сверхновые. Однако наблюдательные данные свидетельствуют о том, что активная область ядра является очень компактной, в связи с чем следует отдать предпочтение идее, что она связана с единым телом. Тем самым более реальной кажется модель, согласно которой в центре ядра галактики находится сверхмассивное коллапсировавшее тело, которое и взаимодействует с окружающей газопылевой материей.

Третьей достаточно правдоподобной возможностью является модель, при которой в центре ядра располагается сверхмассивное вращающееся магнитоплазменное тело, которое называют магнитоидом. Не исключено рассмотрение и гибрида из всех этих вариантов: компактная звездная система, содержащая магнитоид, в центре которого, возможно, находится еще и «черная дыра».

Выдающийся вклад в изучение ядер галактик внес советский ученый, академик В. А. Амбарцумян. В 1970 г. на XIV съезде Международного астрономического союза, проходившем в Великобритании, один из ведущих американских ученых отметил, что «никто из астрономов не стал бы сегодня отрицать, что тайна и 6 самом деле окружает ядра галактик, и первым, кто осознал, какая богатая награда содержится в этой сокровищнице, был Виктор Амбарцумян».

Проблемы активности ядер галактик неразрывно связаны с проблемой происхождения галактик. Здесь – так же, как и в вопросе происхождения звезд – существуют две диаметрально противоположные позиции. Согласно одной точке зрения, число защитников которой сейчас не очень велико, галактика рождается непосредственно из первичного сверхплотного вещества. Однако в этом случае законов современной физики оказывается недостаточно для описания наблюдаемых явлений и, следуя таким путем, для объяснения происхождения галактик требуется уточнить область применения ряда основных физических законов. Мнение большинства астрономов склоняется к тому, что галактики, так же как и звезды, возникли в результате конденсации вещества. Впрочем, на примере вопроса об «островных вселенных», мы в очередной раз имели возможность убедиться, что научные споры отнюдь не решаются большинством голосов.

При решении вопроса о происхождении галактик нужны не догадки, а неуклонное накопление фактов, построение новых, все более совершенных моделей.

Большой взрыв

Изучением Вселенной как единой совокупности движущейся материи занимается увлекательная область современной астрономии – космология.

Первым фактом, который потребовал серьезного космологического объяснения, был так называемый парадокс Ольберса.

Немецкий астроном Генрих Ольберс в начале XIX в. задумался над тем, почему ночное небо выглядит для земного наблюдателя темным. Действительно, почему? Чем дальше находятся от нас звезды, тем меньше их видимый на небе блеск. Блеск звезд, как и любых других точечных источников света, ослабевает пропорционально квадрату расстояния. Однако, если считать звезды распределенными в пространстве равномерно, суммарное число звезд, находящихся на заданном от нас расстоянии, возрастает пропорционально квадрату расстояния. В итоге получается, что ослабление суммарного блеска звёзд из-за их удаленности должно совершенно строго компенсироваться возрастанием их численности. И все ночное небо в этом случае должно выглядеть для нас сплошь светящимся, сплошь покрытым расположенными вплотную друг к другу звездами.

Этого, однако, как всем хорошо известно, не наблюдается. И либо звезды в масштабах Вселенной распределены далеко неравномерно, либо существуют какие-то физические причины, которые дополнительно ослабляют поток света от удаленных объектов.

Парадокс Ольберса служит тем наблюдательным фактом, который требует объяснения в любой космологической теории.

Парадокс Ольберса. Считаем для простоты, что все звезды имеют одинаковый блеск и распределены в пространстве равномерно. В этом случае число звезд в тонком сферическом слое радиуса R (слой А) оказывается пропорциональным его поверхности, т. е. пропорциональным R2. Пусть суммарный блеск звезд слоя А на рассматриваемом участке неба составляет величину L. Наблюдаемый с Земли блеск каждой звезды в произвольном тонком слое Б, удаленном на расстояние kR, уменьшится по сравнению со слоем А в k2 раз. Однако их количество, приходящееся в слое Б на тот же участок неба, по сравнению со слоем А возрастет в k2 раз. Таким образом, суммарный блеск звезд произвольного слоя Б на рассматриваемом участке неба также составит величину L. Вывод, который следует из этого теоретического рассуждения: поскольку с удалением от Земли суммарный блеск звезд из каждого последующего более далекого слоя не ослабевает, все ночное небо для земного наблюдателя должно выглядеть сплошь покрытым звездами, примыкающими вплотную одна к другой. Однако на практике, как хорошо известно, этого не наблюдается

Значительный толчок развитию космологических идей дало открытие красного смещения.

Лето. Каникулы. Школьники стоят на платформе дачного поселка. Приближаясь к платформе, поезд дальнего следования дает звуковой сигнал. Звук сирены кажется высоким, почти пронзительным. Но вот состав поравнялся с платформой и начинает удаляться. Характер звука резко меняется: теперь сирена локомотива звучит на низких тонах, басовито.

Теоретически подобный эффект для электромагнитных волн предсказали в середине прошлого века австриец Христиан Доплер и француз Ипполит Физо. Эффект Доплера-Физо состоит в том, что при взаимном движении наблюдателя и источника волнового излучения по направлению друг к другу наблюдатель фиксирует кажущееся изменение длины волны.

Звук – волновые колебания воздуха. Если наблюдатель и источник звука сближаются, то происходит кажущееся сокращение длин волн: звук становится более высоким. Если же звук слышится более низким, нежели на самом деле, то наблюдатель и источник звука удаляются один от другого. По величине смещения высоты тона, т. е. частоты колебаний, по сравнению с высотой звука от неподвижной сирены можно оценивать скорость движения поезда.

Сказанное справедливо и для звезд. Видимый свет, идущий от звезд, представляет собой электромагнитные волны. По изменению длины электромагнитной волны можно измерять скорость движения звезд по отношению к Земле: по лучу зрения на Землю или от Земли. Такая скорость называется лучевой.

Многочисленные высокоточные измерения лучевых скоростей звезд выполнил замечательный русский астрофизик А. А. Белопольский. Тем же методом уже в XX в. были измерены лучевые скорости галактик. И тут обнаружилось нечто необыкновенное: почти все наблюдающиеся на небе чужие галактики удаляются от Земли. В спектрах галактик описанное явление выражается смещением всех линий к красному концу: поэтому оно получило название красного смещения.

В дальнейшем выяснилось, что величины лучевых скоростей удаления галактик согласуются с их расстояниями. Взаимосвязь оказалась настолько четкой, что лучевые скорости стали даже использоваться как индикатор расстояний: чем больше скорость удаления галактики, тем дальше она расположена от нас во Вселенной.

Не правда ли, странная картина? Уж не в центре ли Вселенной находится наша Галактика? Почему все остальные галактики удаляются от нас? Или, может быть, подобное явление только кажущееся? Может быть, оно возникает вследствие каких-либо неучтенных физических эффектов, например, вследствие изменения длин волн приходящего к нам издалека света в результате рассеяния его на частицах межгалактической материи?

Космология дала ответы на эти вопросы в современной теории Большого Взрыва.

Теория Большого Взрыва предполагает, что все галактики, в том числе и наша Галактика, действительно удаляются друг от друга. Но это удаление подчиняется несколько необычным математическим закономерностям. Оно действительно происходит с различными скоростями… Чем больше расстояние между галактиками, тем выше оказывается скорость их взаимного удаления.

Лучевые скорости удаления галактик, регистрируемые нашими приборами, прямо пропорциональны расстояниям до них.

Чтобы лучше уяснить себе эту картину, рассмотрим упрощенную геометрическую схему. Выберем совершенно произвольную точку О в качестве «точки разлета». Пусть наша Галактика находится где-то в средней части. Существуют многочисленные галактики, которые находятся ближе к точке разлета, чем наша Галактика. Мы летим от нее быстрее, чем они, т. е. расстояние между нами растет и приборы фиксируют удаление этих галактик от нас. Другие же галактики, те, которые расположены дальше от точки разлета, чем наша, в свою очередь также летят от нее быстрее нас. Значит, и в этом случае наши приборы тоже регистрируют их удаление.

Однако приведенное рассуждение не более чем простейшая схема. Согласно теории относительности никакой центральной «точки разлета» принципиально существовать не может. Произвольно выбранную нами точку О можно поместить в любое место пространства, и при этом вся описанная картина взаимного удаления галактик должна полностью сохраниться.

Такой вывод теории относительности получен чисто математическим путем, и его невозможно представить наглядно, также как невозможно наглядно объяснить постоянство скорости света вне зависимости от движения системы отсчета. Здесь вновь, как и прежде, остается довольствоваться только упрощенными примерами.

Мы в силах построить модель описанного выше «разбегания» галактик, если не будем рассматривать реальное бесконечное пространство трех измерений, а ограничимся в своей модели лишь поверхностью – пространством двух измерений. Представим себе, что «вся Вселенная» расположена на некоторой замкнутой поверхности, которая подобна поверхности постоянно раздуваемого резинового шара. Пусть галактики в нашей модели изображаются точками, нанесенными на поверхности этого шара. По мере его раздувания все расстояния между «галактиками», измеренные по поверхности шара, действительно будут систематически увеличиваться, причем скорость разбегания «галактик» окажется тем больше, чем больше было первоначальное расстояние между ними.

Возможность расширения Вселенной, еще до открытия красного смещения в спектрах галактик, была предсказана теоретически как одно из следствий применения к решению космологических проблем общей теории относительности. Пионерские труды в этой области принадлежат талантливому советскому математику А. А. Фридману. Будучи широко известен как геофизик-метеоролог, специалист по прикладным вопросам динамики атмосферы, Александр Александрович Фридман много занимался также математическим анализом решений космологических уравнений Эйнштейна. Незадолго до смерти (он умер в 1925 году на 38 году жизни) А. А. Фридман получил серию решений уравнений Эйнштейна, из которых вытекало, что расширение может явиться одним из основных общих свойств Вселенной – важнейшим атрибутом ее эволюции. Работы А. А. Фридмана первое время не привлекли к себе должного внимания и были оценены по достоинству лишь в связи с открытием Э. Хабблом красного смещения и развитием современных представлений о первоначально горячей Вселенной и Большом Взрыве.

Теория Большого Взрыва утверждает, что возраст Вселенной достигает 15-20 млрд лет. Тот же возраст получается, кстати, и из многих других соображений. Тогда, 15-20 млрд лет назад, в течение одного мгновения вся материя Вселенной была сосредоточена в одной области. Не надо думать, что вокруг этой невообразимой «кипящей» массы, из которой предстояло возникнуть всем галактикам и звездам, было пустое пространство. Нет, пространство не существует вне материи, и все пространство Вселенной было тогда заключено в пределах той же первоначальной области.

Аналогией дальнейших событий может служить колоссальный взрыв.

Взрыв привел к расширению материи и пространства, сопровождающемуся охлаждением первоначально горячей Вселенной. В процессе охлаждения нейтроны, протоны и электроны объединялись в атомы, образовывали галактики и отдельные звезды.

На одном из ранних этапов эволюции после Большого Взрыва Вселенная прошла стадию «раздувания». На этой стадии в случайных неоднородностях первичного вещества было «запрограммировано» наблюдаемое нами теперь неравномерное пространственное распределение галактик.

Представим себе множество мыльных пузырей разных размеров, которые из-за тесноты прижаты друг к другу. И в воображении перенесем теперь эту картину в космическое пространство. Вследствие неоднородностей «комков» первичного вещества, галактики располагаются не как попало, а так, будто они избегают попадать внутрь «мыльных пузырей» и предпочитают кучно группироваться в областях, где пузыри соприкасаются друг с другом. Раздувание «пузырей» составляет часть общего расширения Вселенной, и мириады галактик, складываясь в прихотливые гирлянды, образуют в пространстве исполинскую ячеистую структуру, охватывающую всю наблюдаемую Вселенную.

Таким образом, история галактик и звезд рисуется как история поведения материи, образующей Вселенную. Наблюдаемое красное смещение, согласно теории Большого Взрыва, – это результат действительного разлетания галактик, продолжающегося с момента их возникновения.

Научные теории, как мы уже замечали, представляют ценность только в том случае, когда они позволяют сузить круг ведущихся поисков, предвосхитить, предсказать открытие новых явлений. На счету теории Большого Взрыва есть подобное предсказание. В качестве одного из следствий концепции первоначально горячей Вселенной был получен вывод, что в наследство от этой эпохи, если только она действительно имела место, должно повсеместно сохраниться во Вселенной остаточное, или как его называют, реликтовое излучение в радиодиапазоне.

Расчеты А. Г. Дорошкевича и И. Д. Новикова в 1964 г. показали, что реликтовое излучение в принципе регистрируемо, и, следовательно, вывод теории Большого Взрыва возможно проверить с помощью наблюдений. Гораздо позднее задним числом выяснилось, что ко времени указанного расчета реликтовое излучение уже было открыто в СССР и в Японии. В СССР это открытие было опубликовано аспирантом Пулковской обсерватории Т. А. Шмаоновым в 1957 г. Но беда заключалась в том, что наблюдатели и теоретики работали в отрыве друг от друга. Между ними не было обмена информацией. Наблюдатель не знал, как правильно истолковать свои странные результаты. Замечательная же статья теоретиков осталась незамеченной.

К середине шестидесятых годов радиоастрономы-экспериментаторы вознамерились построить специальную аппаратуру для обнаружения реликтового излучения. Но их опередили инженеры, выполнявшие исследования по борьбе с радиошумами при связи с искусственными спутниками Земли. В течение нескольких месяцев наблюдений они регистрировали очень слабый радиошум, уровень которого не менялся ни в зависимости от участка неба, в пределах которого они работали, ни от времени года. На протяжении 1966-1967 гг. это открытие – открытие реликтового радиоизлучения Вселенной – было независимо друг от друга подтверждено рядом исследователей в разных странах. Особенности этого явления, соответствующего общему тепловому излучению Вселенной с температурой около 2,7 К, совпали с предсказаниями теории Большого Взрыва.

Таким образом, теория Большого Взрыва не только объяснила большинство основных наблюдательных фактов, но и позволила предвидеть существование новых важных космологических эффектов. Открытие реликтового радиоизлучения стало очень веским аргументом в пользу концепции первоначально горячей, расширяющейся Вселенной. Вместе с тем, теория Большого Взрыва продолжает сталкиваться с трудностями. Главная из них состоит в исследовании первичного состояния Вселенной – сингулярности, того совершенно особого момента в ее развитии, после которого начался этап наблюдаемого ныне расширения.

Долгое время сомнения в истинности расширения Вселенной основывались именно на критике представлений о совершенно особой «начальной» точке в ее развитии. Кое-кому казалось, что такая концепция противоречит материалистическому миропониманию, откидывает нас назад к религиозным воззрениям о божественном начальном толчке, о «творении мира».

Эту мысль подхватили и деятели Ватикана. Выступая в 1951 г. в Ватиканской академии наук папа римский Пий XII говорил: «Итак, все указывает на то, что материальная Вселенная определенное время тому назад приобрела могучий начальный взлет, зарядилась невероятным обилием запасов энергии, благодаря которым она, развиваясь сначала быстро, затем все более замедленно, приобрела свое нынешнее состояние… Таким образом, творение во времени, а потому и творец, и, следовательно, бог!»

Однако философские трудности теории Большого Взрыва могут быть преодолены и без ссылки на творца-демиурга, целиком на материалистической основе. Разве мы приходим в замешательство от вопроса, что представлял собой ребенок за несколько лет до его рождения? Очевидно, что все составные «кирпичики» будущего человека были уже тогда налицо; в результате объединения их в единое целое произошел колоссальный качественный скачок, и неодухотворенная материя приняла формы нового мыслящего индивидуума. Но важно, что та же самая материя – только в иных формах – объективно существовала и до появления этого индивидуума.

Аналогичным образом вовсе не обязательно считать, что до начального момента Большого Взрыва Вселенная как бы не существовала. Вовсе нет. Вселенная могла существовать, развиваться, видоизменяться, принимать формы, о которых мы сегодня вообще, возможно, не в силах судить, – и в какой-то момент времени пройти через ту особую временную точку, когда она приняла сверхплотное состояние и которая служит теперь для космологов началом системы отсчета времени в теории Большого Взрыва. Такое толкование событий нисколько не противоречит материалистическому взгляду на развитие Природы.

Или представьте совсем другое образное сравнение. Пусть Вселенная являет собой нечто подобное кипящей, клокочущей в чайнике воде. Наблюдаемая нами расширяющаяся часть Вселенной охватывает только одну-единственную ячейку «кипятка» — в других ячейках происходят другие процессы.

Повторим, что не все ученые-космологи придерживаются теории Большого Взрыва. Среди них есть приверженцы и других концепций.

Антропный принцип

Среди космологических проблем, вызывающих ожесточенные научные споры, выделяется антропный принцип. В завуалированной форме антропный принцип – если сказать попросту, человечий принцип – содержался в высказываниях ряда исследователей уже давным-давно. Сегодня оказалось даже затруднительным доподлинно выявить, кому принадлежит честь его введения в космологию и когда это случилось. Нет возможности привести и общепринятую формулировку этого принципа: ее нет, и каждый автор трактует антропный принцип по-своему.

Вместе с тем, существо его достаточно ясно. Человечество возникло и развилось в его нынешнее состояние только благодаря тому, что оно в биологическом отношении идеально отвечает сложившимся условиям окружающей среды. Малейшее уклонение от этих условий не оставило бы человечеству шанса быть таким, какое оно есть.

Простейший пример. Содержание кислорода в земной атмосфере составляет 21 %. Убавься оно всего до 18 %, и процессы интенсивного окисления – горения – станут невозможными, а без них станет абсолютно невозможной и жизнедеятельность в ее современном виде. Поднимись содержание кислорода в воздухе выше 30 %, и пожары на Земле, не стихая, примут катастрофический характер; пламя случайного возгорания от удара молний погубит всю планету[3].

Астрономические сюжеты на почтовых марках мира. Слева направо и сверху вниз: швейцарская марка 1983 г. с символом СЕРТ (европейские страны, объединенные почтовым соглашением СЕРТ, каждый год выпускают специальные марки с общей тематикой; в 1983 г. такие марки посвящались историческим достижениям науки и техники; на воспроизведенной марке – одной из двух в серии – изображен небесный глобус Йоста Бюрги); марка из серии (четыре марки) с воспроизведением фаз Луны (Албания, 1964); советская марка 1957 г. к 200-летию со дня рождения Л. Эйлера (слева от портрета башня Кунсткамеры, где размещалась астрономическая обсерватория Петербургской Академии наук); выдающийся средневековый астроном аз-Заркали на одной из четырех марок с портретами известных ученых прошлого, работавших на территории Испании (Испания, 1986); на одной из трех марок к XXVI конгрессу Международной астронавтической федерации помещены портреты выдающихся деятелей космонавтики – Р. Годдарда, Р. Эно-Лельтри, Г. Оберта и К. Э. Циолковского (Португалия, 1975); открытие обсерватории в Окаяма (Япония, 1960); одна из нескольких 5-марочных серий Искусство и наука в Мексике, открывалась маркой с изображением знаменитого каменного календаря ацтеков (Мексика, 1973).
Марка, посвященная съемке обратной стороны Луны советской автоматической станцией «Луна-3», увидела свет в серии из 12 марок к 100-летию Международного союза связи (Монако, 1965); на марке в ознаменование 100-летия Национальной академии наук в качестве символов использованы изображения Земли и Млечного Пути (США, 1963); башня для астрономических наблюдений в Кванджу построена в 647 г. (Южная Корея, 1956; эта марка впоследствии переиздавалась); к Неделе слепых появилась марка с изображением астролябии (Марокко, 1976); астрономический инструмент «посох Якова» на одной из четырех марок, воспроизводящих старинные научные приборы (Нидерланды, 1986); крупный телескоп астрономической обсерватории в Онджееве близ Праги помещен на марке к 13-й Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в Праге (ЧССР, 1967); серия из стереоскопических марок без зубцов «Исследования космоса» открывалась сюжетом по роману Жюля Верна «Из пушки на Луну» (Бутан, 1970); на крохотном вулканическом островке Питкэрн в юго-восточной части Тихого океана живет менее 100 человек, тем не менее для этого владения британской короны выпускаются собственные марки, и в серии из четырех марок с созвездиями появилась марка с изображением Малого Пса (Питкэрн, 1982)

Если бы в незапамятные времена на начальном этапе эволюции Вселенной несколько фундаментальных физических постоянных, таких как постоянная тяготения, массы протона и электрона, заряд электрона и некоторые другие, были бы едва-едва отличны от их известных ныне значений, то Вселенная оказалась бы устроенной совершенно иначе: не нашлось бы в ней звезд наподобие нашего Солнца, не получил бы повсеместного распространения водород, входящий в состав воды, а ведь человек по своей химии, как говорил академик В. И. Вернадский – «одухотворенная вода». Короче, в чуть-чуть иначе устроенной Вселенной не было бы места для человека. Человек стал таким, каков он есть, только потому, что Вселенная оказалась такой, какова она есть. О чем же говорит антропный принцип? Одна из возможных формулировок: мы являемся свидетелями физических процессов определенного типа, поскольку физические процессы другого типа протекают без таких свидетелей, как мы.

Антропный принцип сближает астрономию, физику и биологию. Из него, конечно, не следует конкретных биологических выводов, но он дает пищу для глубоких философских обобщений. Одна из спорных интерпретаций антропного принципа – уникальность разумной жизни на Земле, которая рассматривается как результат случайного стечения уникальных, нигде больше не повторяющихся обстоятельств. На такую позицию на финише своей творческой деятельности встал авторитетный советский астрофизик И. С. Шкловский. Автор настоящей книги этой точки зрения не разделяет.

Другое возможное толкование антропного принципа имеет не менее спорный характер: одновременно существует множество вселенных. Они различаются по своим свойствам, и мы, люди, в силах наблюдать из них только ту, которая нам соответствует; другие вселенные для наших чувств недоступны и ненаблюдаемы. Академик М. А. Марков в этой связи предложил модель «макромикросимметричной Вселенной». Согласно его представлениям, могут существовать особые элементарные частицы – фридмоиы, каждая из которых содержит в себе целую вселенную. Точь в точь, как в стихах Валерия Брюсова:

… Еще, быть может, каждый атом —
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.
Их меры малы, но все та же
Их бесконечность, как и здесь;
Там скорбь и страсть, как здесь, и даже
Там та же мировая спесь…

(«Мир электрона», 1922)

Философы задают резонный вопрос: почему, собственно, принцип антропный? Почему он человечий, а не муравьиный, не крокодилий, не баобабий? Ведь они тоже существуют и тоже идеально приспособлены к нашей Вселенной. Почему же не рассмотреть Вселенную с точки зрения, допустим, крокодила?

Не станем углубляться в жаркие дебаты вокруг антропного принципа. Но вывод, который хотелось бы сделать, выскажем. Теоретические модели должны как можно полнее учитывать установленные наукой реальности. В космологических исследованиях должны фигурировать галактики такими, какими они нам известны, звезды такими, какими они нам известны, и планеты такими, какими они нам известны. Таким образом, космологи, коли они берут на себя смелость судить о ходе эволюции Вселенной, обязаны доводить дело до появления Земли вместе с ее животным и растительным миром – фауной и флорой. И если теоретическая модель не допускает появления на Земле фауны и флоры, включая, разумеется, человека, то грош ей цена, и серьезного значения такая модель не имеет. Не случайно, по мысли В. И. Вернадского, появление ноосферы – среды разума – является закономерным этапом геологической истории планеты.

С нашей точки зрения, антропный принцип вводит дополнительный – нефизический – критерий корректности космологических взглядов, и в этом заключена его эвристическая ценность.

Космологи часто ходят в науке нехоженными тропами. И проблемы, которые стоят перед ними, простыми не назовешь. Действительно ли Вселенная расширяется или процесс расширения свойствен только наблюдаемой нами области Вселенной? Будет ли расширение продолжаться неопределенно долго или Вселенной свойственна пульсация: сейчас она расширяется, а впоследствии – через многие миллиарды лет – расширение сменится сжатием?

Ответ на последний вопрос, например, как утверждают теоретики, зависит от средней плотности Вселенной, т. е. той плотности вещества, которая получилась бы во Вселенной, если все звезды, межзвездное вещество, планеты и остальную входящую в ее состав материю равномерно «размазать» по всему пространству. При незначительной средней плотности Вселенной ее расширение сможет продолжаться неограниченно долго. Но если средняя плотность Вселенной превосходит некоторый критический рубеж, то с течением времени ее расширение затормозится и сменится сжатием.

Вычисления показывают, что критическое значение средней плотности составляет, грубо говоря, 10 атомов водорода на 1 кубический метр пространства. А какова же она на самом деле? Ответить на этот вопрос пока нельзя и вот почему. Несложно оценить среднюю плотность видимой Вселенной. Но кроме материи в форме известных нам тел, во Вселенной присутствует еще и, так называемая, «скрытая масса» – например, «черные дыры» и рассеянные в пространстве частицы, оценить общую массу которых не удается. В этой связи не удается сделать и теоретического предсказания будущего наблюдаемой нами Вселенной.

Вселенная не имеет никаких границ. Она безгранична. Но бесконечна ли она?

Вернемся еще раз к примеру из предыдущего раздела с пространством двух измерений. Вообразим фантастических двумерных существ, которые не воспринимают третьего измерения пространства. Для таких плоских существ, обитающих только в двух измерениях, поверхность любого шара, например Земли, не имела бы никаких границ – она представлялась бы им безграничной. Однако на деле, в трех пространственных измерениях, Земля вовсе не бесконечна, хотя, двигаясь только по ее поверхности, можно бесчисленное количество раз проходить одну и ту же точку, но никогда нельзя достигнуть «границ» Земли. Следовательно, наши двумерные существа в итоге изучения своего мира могли бы с удивлением обнаружить, что хотя он и безграничен, но вовсе не бесконечен.

Не может ли Вселенная в четырех измерениях – в трехмерном пространстве плюс время – также быть безграничной, но не бесконечной? Быть может, сам по себе вопрос о бесконечности Вселенной является, как выражаются математики, некорректным и вообще не имеет ответа?

История мировой науки хранит поучительный опыт того, как на протяжении тысячелетий математики тщетно искали доказательств истинности пятого постулата Евклида. Однако доказательств того, что через одну точку можно провести только одну прямую, параллельную данной, так и не нашлось. Больше того, великий русский математик Н. И. Лобачевский доказал непротиворечивость геометрии, в которой через одну точку можно провести сколько угодно прямых, параллельных данной.

Дальше – больше. Немецкий математик Б. Риман разработал геометрию, в которой через заданную точку нельзя провести ни одной прямой, параллельной данной. И оказалось, что все три геометрии имеют право на существование, они внутренне непротиворечивы.

Не обстоит ли подобным же образом дело и с понятием о бесконечности Вселенной? Не зависит ли ответ на этот вопрос от субъективно сформулированных нами условий решения задачи, а вовсе не от объективных свойств Вселенной?

Как видим, космология занимается очень важными проблемами, находящимися на стыке астрономии, физики, биологии, философии.

Фундаментом космологических исследований является совокупность основных физических теорий, таких как квантовая механика, специальная теория относительности и общая теория относительности. Направляющую роль при выполнении космологических исследований играют взятые за исходные методические философские принципы. Наконец, наблюдательная астрономия и биология являются источниками тех фактических данных о Вселенной, которые нуждаются в космологическом истолковании и служат для проверки правильности любой космологической теории. К сожалению, решение космологических проблем осложнено недостаточным количеством исходного наблюдательного материала. Недаром существует образное выражение, что космология «рисует самые грандиозные картины самыми разбавленными красками». Однако каждое новое открытие астрономов-наблюдателей может внести исключительно важный вклад в развитие космологических представлений о происхождении и эволюции Вселенной.

Астрономы-теоретики ждут для своих обобщений новых наблюдательных данных. И самую большую услугу в этом им может оказать молодая, быстро развивающаяся область наблюдательной астрономии – радиоастрономия.

Радионебо

Обычный белый луч состоит из смеси цветных лучей. Основных цветов в белом луче семь: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

С фиолетового конца к видимому свету примыкает невидимое ультрафиолетовое излучение. То самое, под действием которого появляется загар на теле. А с красного конца – невидимое инфракрасное излучение. Оно несет тепло. Известно еще невидимое рентгеновское излучение. С его помощью делают снимки при переломах, просвечивают легкие и другие внутренние органы. При распаде радиоактивных веществ образуется гамма-излучение. И наконец, каждый имеет представление о радиоволнах – ультракоротких (УКВ), коротких, средних и длинных, которые постоянно используются широковещательными радиостанциями всех континентов.

Физики показали, что все эти излучения имеют одинаковую сущность. Это электромагнитные волны. Они отличаются друг от друга длинами волн. По мере изменения длины волны коренным образом меняются свойства излучения. Разные виды излучения были открыты по их свойствам в разное время. И называли их всякий раз по-своему. И только впоследствии свели всю картину воедино.

Совокупность электромагнитных колебаний разных длин волн называется их спектром. Он представлен диаграммой.

Спектр электромагнитных колебаний. Верхняя часть схемы дает представление о высотах, до которых проникает сквозь атмосферу Земли приходящее из космоса излучение в различных участках спектра. Наблюдения непосредственно с поверхности могут выполняться лишь в двух «окнах прозрачности»: в оптическом и радиодиапазоне. Наблюдения в инфракрасном диапазоне возможны при подъеме аппаратуры на высотном самолете, в ультрафиолетовом – на стратостате. Для регистрации рентгеновского и гамма-излучения необходимо выводить аппаратуру за пределы земной атмосферы: это возможно только на искусственном спутнике.

Самые короткие длины волн имеет гамма-излучение. Несколько больше длины волн у рентгеновского излучения. За ним следует ультрафиолетовое излучение. Видимый свет занимает в спектре узенькую полоску. За красным диапазоном находится область инфракрасного излучения и, наконец, область радиоволн. К радиоволнам относят всякое электромагнитное излучение с длинами волн больше нескольких миллиметров.

Звезды во Вселенной излучают не только видимый свет. Их излучение распределено практически по всему спектру электромагнитных колебаний. Но на протяжении тысячелетий астрономы попросту не знали, что есть возможность наблюдать нечто, отличное от видимого света. А когда они это узнали, им пришлось столкнуться с давним «врагом» – атмосферой Земли.

Атмосфера поглощает идущее к Земле излучение почти всех длин волн, за двумя исключениями. Она почти полностью пропускает видимый свет и небольшую часть примыкающего к области видимого света ультрафиолетового и инфракрасного излучения. Это одно так называемое «окно прозрачности» атмосферы. Другое «окно прозрачности» попадает на часть радиодиапазона с длинами волн от 1 см до 30 м.

Человеческий глаз прекрасно приспособлен к первому из «окон прозрачности». Случайное совпадение? Конечно, нет. Путем естественного отбора органы чувств земных существ приспосабливались к окружающим условиям, постепенно преобразовывались так, чтобы быть максимально полезными.

Представьте, что глаза человека воспринимали бы, например, только рентгеновское излучение. Но ведь атмосфера задерживает это излучение не только от далеких звезд, но и от Солнца. И значит, существо с «рентгеновскими глазами» блуждало бы по поверхности Земли в потемках, никогда не видя Солнца.

Другой пример. Человеческий глаз лучше всего распознает желтый свет. Для глаза это самая чувствительная часть видимого света. Почему? Да потому, что Солнце – желтая звезда.

Долгие-долгие века пользовались астрономы лишь одним «окном прозрачности» атмосферы, изучали только видимый свет. Но с развитием радиотехники, когда были усовершенствованы приемники радиоволн, пришла пора воспользоваться и вторым «окном прозрачности» в радиодиапазоне.

Радиошумы внеземного происхождения были случайно обнаружены в 1931 г. Карлом Янским, инженером американской компании Белл-телефон, при изучении помех, которые мешали дальней радиотелефонной связи. Первое научное сообщение об этом опубликовано в 1932 г. Открытые К. Янским «звуки Галактики» транслировались по всем Соединенным Штатам, однако астрономы поначалу не придали им серьезного значения. Когда же несколькими годами позже другой радиоинженер – Г. Рёбер – составил радиокарту неба, астрономы-рецензенты и вовсе отвергли его статью: публикация увидела свет только благодаря вмешательству главного редактора «Астрофизического журнала».

Так же случайно было обнаружено и радиоизлучение Солнца. Во время второй мировой войны фашистская авиация регулярно бомбила столицу Великобритании Лондон. Англичанам удалось наладить сеть радиолокаторов, обнаруживать появлявшиеся с востока самолеты противника и принимать срочные меры. Однако в феврале 1942 г. их противоздушная оборона была сбита с толку: несколько английских радиолокаторов были «ослеплены» мощными сигналами неведомой радиостанции. Ее не отыскали ни в Германии, ни в других странах Европы. Этой таинственной «вражеской» радиостанцией оказалось Солнце.

Радиотехника в период войны шагнула далеко вперед, и уже в мирное время астрономы, наконец-то, широко воспользовались ее достижениями. Вдохновленные открытием радиоизлучения Солнца, они принялись за систематическое «прослушивание» всего неба в различных участках радиодиапазона и уже в 1946 г. надежно установили факт радиоизлучения Луны. Это открытие в сущности не явилось сюрпризом, – сюрпризом было другое: в том же году англичане нежданно-негаданно отыскали в созвездии Лебедя изолированный источник радиоизлучения, получивший название Лебедь А.

По господствовавшим в ту раннюю пору радиоастрономических исследований представлениям источниками радиоизлучения в межзвездной среде служили громадные газовые скопления, и, тем самым, радиоволны из мировых глубин должны были регистрироваться только на очень и очень протяженных участках неба. Источник же Лебедь А со всей очевидностью имел небольшие угловые размеры; его описывали рабочим термином «точечный источник». Вскоре, ко все более возрастающему удивлению радиоастрономов, были обнаружены новые точечные источники – в созвездиях Тельца, Девы, Центавра. Самый мощный точечный радиоисточник был найден в созвездии Кассиопеи.

Волнения в связи с открытием отдельных точечных радиоисточников поначалу быстро улеглись, поскольку наиболее мощные из них были вскоре отождествлены на небе с давно известными приметными оптическими объектами. Одна группа источников радиоволн была отождествлена с газовыми туманностями, возникшими на месте вспышек Сверхновых звезд. Так оказалось, что «шумный» радиоисточник Телец А совпадает по положению на небе со знаменитой Крабовидной туманностью, следом вспышки «звезды-гостьи», описанной в китайских хрониках 1054 года. Стремительно расширяющиеся газовые оболочки, скинутые Сверхновыми звездами, как показала теория, действительно должны служить компактными источниками электромагнитного излучения в радиодиапазоне. Эти источники принадлежат нашей Галактике.

Радиоисточники второй группы отождествились с другими галактиками: Дева А и Центавр А, например, явно совпадали по их положению на небе с примечательными галактиками NGC 4486 и NGC 5128. Аномальный вид этих галактик на фотографиях – сложная структура и наличие выбросов вещества – свидетельствовал о том, что в их недрах могут протекать покуда неизвестные, но очень бурные процессы. Чтобы отличить подобные «шумные» в радиодиапазоне галактики от остальных, им дали общее наименование радиогалактик. Таким образом, стало понятно, что все галактики являются источниками радиоизлучения, но только обыкновенные спиральные галактики наподобие нашего Млечного Пути, составляющие большинство наблюдаемых на небе галактик, излучают энергию в радиодиапазоне сравнительно скупо, а галактики с какими-либо отчетливо выраженными аномальными свойствами – к примеру, сталкивающиеся, взаимодействующие, взрывающиеся галактики – попадают в специально выделенную разновидность «шумных» галактик.

За очень короткое время радиоастрономия оформилась в важную ветвь современной астрофизики, которая принесла много ценных научных результатов.

Радиоастрономы подтвердили, что источниками «тихого» радиоизлучения обычных спиральных галактик являются скопления межзвездного водорода, сосредоточенные преимущественно в их спиральных рукавах. В связи с этим они «прослушали» радиоголос водорода нашей собственной Галактики и первыми построили карту ее спиральной структуры. Этим методом были открыты основные спиральные ветви нашей Галактики.

Большой вклад внесли радиоастрономические наблюдения в изучение природы солнечной активности.

Но главной заботой радиоастрономов на первых порах по-прежнему оставались регулярные поиски новых точечных радиоисточников, создание наиболее подробных каталогов с указанием мощности, местоположения источников на небе, их наблюдаемых особенностей. Наибольший прогресс в решении этой трудоемкой и, надо признаться, довольно нудной задачи был достигнут британскими радиоастрономами, трудившимися в Кембридже во главе с Мартином Райлом. Последовательно шаг за шагом подготовили они несколько кембриджских каталогов радиоисточников – каталоги Первый Кембриджский (1C), Второй (2С), Третий (ЗС) и т. д. Согласно уже известной нам традиции, объекты, занесенные в эти каталоги, получили индексацию, состоящую из названия каталога и порядкового номера объекта. Индекс ЗС 273, например, относится к радиоисточнику, попавшему в Третий Кембриджский каталог под номером 273.

Число вновь открытых радиоисточников нарастало бурно, и к 1955 г. их было известно уже около двух тысяч. Отождествление же вновь открываемых радиоисточников с оптическими объектами застопорилось и долгое время успехов не приносило. Основная помеха заключалась в малой точности определения небесных координат радиоисточников: их местоположение на небе можно было указать, только очертив вокруг них довольно обширный эллипс ошибок, в пределы которого попадали многие сотни и тысячи слабых невзрачных оптических объектов. Никакой хитростью не удавалось выделить именно тот из этих многочисленных слабых оптических объектов, которому принадлежал наблюдаемый поток радиоизлучения. Первые удачные отождествления источников Телец А, Дева А, Центавр А удались лишь потому, что радиоволны исходили в этих случаях от сравнительно близких и поэтому более ярких, отличающихся аномальным внешним видом оптических объектов. К сожалению, круг этих приметных объектов быстро иссяк, и радиоастрономы столкнулись с суровой прозой жизни, – последующими радиоисточниками были слабые, ничем не выдающиеся по внешнему виду оптические объекты, распознать которые оказывалось попросту невозможным.

Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после того, как радиоастрономы научились вести параллельные наблюдения одновременно на двух удаленных друг от друга антеннах. С помощью такого метода, носящего название радиоинтерферометрии, удалось добиться определения небесных координат радиоисточников с погрешностями не более ±5'' и установить, что угловые размеры многих ярких источников исчезающе малы. Другой ценный метод был разработан для точного определения координат радиоисточников, находящихся в узкой полосе неба, По которой перемещается среди звезд Луна. Астрономы фиксировали момент исчезновения радиоисточника в результате покрытия его краем Луны; поскольку положение Луны на небе известно с очень высокой точностью, наблюдение момента исчезновения сигнала позволяет также с очень высокой точностью вычислить положение затмевающегося радиоисточника.

Успех в повышении точности определения небесных координат радиоисточников подхлестнул астрономов, работавших на крупнейшем тогда в мире 5-метровом оптическом телескопе. Они предприняли специальное фотографирование слабых объектов звездного неба вблизи от предполагаемых точек расположения радиоисточников. Результаты не замедлили сказаться. В декабре 1960 г. был отождествлен радиоисточник ЗС 48. Им оказалась очень слабенькая звездочка 16-й звездной величины. Вслед за этим удалось отождествить радиоисточники ЗС 196 и ЗС 286. Это также были очень слабые, невзрачные оптические объекты.

Гром грянул, наконец, в 1963 г. в результате отождествления по результатам затмения Луной радиоисточника ЗС 273.

На краю ойкумены

Самым важным и, как водится, совершенно непредвиденным результатом кропотливой работы многих астрономов над отождествлением точечных радиоисточников с объектами звездного неба, наблюдаемыми в оптическом диапазоне, явилось открытие нового, никем теоретически непредсказанного класса внегалактических образований.

Несколько десятков «шумных» радиоисточников, отождествленных в оптическом диапазоне, оказались бледными, по внешнему виду совершенно невзрачными, слегка размытыми голубоватыми точками. Они настолько слабы, что на первый взгляд никак не выделяются среди миллиардов других очень слабых звездочек. Полное название, которое дали астрономы этим удивительным созданиям природы – квазизвездные источники радиоизлучения.

Латинское слово «квази» в научных терминах означает «как бы, подобный чему-либо»: «квазизвезда» – «как бы звезда», «звездоподобный объект». Слово «звезда» по-английски произносится «стар». От слов «квази» и «стар» появилось сокращение «квазар». Появилось оно далеко не сразу, но именно под этим именем необычные радиоисточники в конечном счете и вошли в научную литературу.

Поначалу предполагали, что квазары расположены сравнительно недалеко: где-то на окраине нашей собственной Галактики. Уж очень мощным должно было бы быть их радиоизлучение, если предполагать значительную удаленность квазаров. Однако изучение спектров квазаров, предпринятое с помощью 5-метрового телескопа, принесло ошеломляющие результаты. Красное смещение у квазаров достигает невообразимой величины. Они удаляются от нашей Галактики со скоростями, близкими к скорости света. Самые стремительные из них имеют скорость, равную 80-90% скорости света! В 1988 г. из Австралии пришло сообщение об обнаружении самого далекого квазара. Расстояние до него в соответствии с измеренным красным смещением должно составлять около 14 млрд световых лет. Такая величина чудовищна даже для видавших виды астрономов!

Если принимать все эти данные за чистую монету, то квазары следует признать наиболее удаленными от нас объектами Вселенной.

Древние картографы назвали совокупность заселенных людьми областей земного шара ойкуменой. За пределами ойкумены, по их мнению, обитали трудно поддающиеся описанию страшилища и монстры. Еще в 1960 г. вся наблюдаемая в крупные телескопы часть Вселенной тоже казалась ученым в основном обжитой ойкуменой. На краю этой обжитой области всплыли вдруг из неизвестности не укладывающиеся ни в какие теоретические рамки описанные нами монстры – квазары.

Было обнаружено, что некоторым из квазаров свойственны быстрые колебания блеска, – они происходят в пределах месяца, а порой даже в пределах нескольких дней. Известно, что самосветящееся тело не может изменить своего суммарного блеска быстрее, чем требуется свету для того, чтобы пересечь это тело из конца в конец. Следовательно, если свечение квазара способно заметно меняться, скажем, за неделю, то это значит, что квазар по своим размерам лишь в несколько раз превосходит нашу Солнечную систему, которую свет пересекает за полдня. Таким образом, по космическим масштабам квазары оказались ничтожно малыми объектами. Но если их размеры невелики, а видим мы их на столь чудовищных удалениях, то они должны излучать небывалые потоки энергии. Некоторые из них, согласно подсчетам, излучают больше энергии, чем добрая сотня больших галактик, насчитывающих в своем составе в общей сложности до 10 тысяч миллиардов звезд.

Что же это за образования? Каковы те невообразимые источники энергии, по сравнению с которыми даже взрывы сверхновых звезд выглядят новогодними хлопушками? Какую роль играют эти «ископаемые чудовища» в развитии Вселенной?

В качестве основного неиссякаемого источника энергии во Вселенной, мощность которого в масштабах галактик может в миллионы раз превосходить мощность всех других известных источников энергии, вместе взятых, астрономы-теоретики в наши дни все чаще называют гравитацию. Именно в силах, возникающих вследствие взаимного притяжения огромных масс, они склонны видеть «главную пружину Вселенной».

Быть может, красное смещение квазаров вызвано не гигантскими скоростями их удаления, а действием небывало мощных гравитационных полей? Но это свидетельствовало бы о существовании таких невиданно плотных небесных тел, которые также не укладываются ни в одну из существующих теорий.

Астрономы нащупали взаимные связи между тремя известными ныне группами необычных небесных объектов: ядрами активных сейфертовских галактик, радиогалактиками и квазарами. Впрочем, мы вышли на «линию огня» современной астрономической науки, на ее передний край, где не прекращается борьба идей, где постоянно идут активные «боевые действия», и, пожалуй, было бы преждевременно излагать в нашей книге такие идеи, которые уже завтра могут оказаться несостоятельными.

Радиоастрономия преподнесла ученым такие фундаментальные открытия, как квазары и описанные нами ранее нейтронные звезды – пульсары. И закономерно, что именно радиоастрономам посчастливилось стать первыми среди астрономов лауреатами Нобелевской премии, этой высшей в мире почетной научной награды.

По завещанию шведского инженера-химика, изобретателя и промышленника Альфреда Нобеля премия его имени присуждается ежегодно отдельным ученым при их жизни независимо от расы, национальности, пола и вероисповедования, как правило, каждому только один раз, причем премия в определенной научной области может быть разделена не более чем между тремя лицами. Согласно «букве» завещания учредителя премии ею отмечаются выдающиеся научные открытия (а также прежние работы, значение которых стало очевидным в последнее время) в области физики, химии и медицины, «… приносящие наибольшую пользу человечеству»[4]. Нобелевской премии специально по астрономии в связи с этим никогда не существовало. Вряд ли это справедливо, но на протяжении свыше шестидесяти лет с момента ее учреждения (в 1901 г.) этой наградой не был отмечен ни один астроном мира. Лишь трижды премия по физике присуждалась за открытия, связанные с обнаружением и изучением объектов космического происхождения – космических лучей: в 1936 г. В. Гессу – за открытие космических лучей и К. Андерсону – за открытие в них позитрона, а в 1950 г. С. Пауэллу – за открытие в них мезонов.

Наконец, в 1967 г. Нобелевский комитет обратил внимание на астрономов: премию получил X. Бете, – впрочем, не астроном, а физик за его «вклад в теорию ядерных реакций, особенно за открытия, относящиеся к источникам энергии звезд». Он рассматривал проблему на стыке физики и астрономии: ядерные реакции синтеза гелия в звездах. И только в 1974 г. лауреатами Нобелевской премии по физике впервые стали настоящие астрономы, точнее радиоастрономы – выдающиеся английские исследователи М. Райл (1918-1984) и Э. Хьюиш (род. в 1924 г.).

Другая Нобелевская премия «астрономического содержания» была присуждена в 1978 г. тоже радиоастрономам А. Пензиасу (род. в 1933 г.) и Р. Вильсону (род. в 1936 г.) – за наблюдательное обнаружение реликтового излучения Вселенной. И лишь в 1983 г. третий раз за одно десятилетие еще одна «чисто астрономическая» Нобелевская премия досталась не радиоастрономам, а двум астрофизикам-теоретикам старшего поколения: С. Чандрасекару (род. в 1910 г.) и У. Фаулеру (род. в 1911 г.).

У радиоастрономов богатые перспективы. И одна из очень увлекательных задач для них – связь с внеземными цивилизациями. Если существующая где-то на иных планетах цивилизация захочет связаться со своими братьями по разуму, то сделать это, как нам представляется, удобнее в радиодиапазоне.

Множественность обитаемых миров

Земля – одна из планет Солнечной системы. Солнце – ничем не примечательная звезда Галактики, далекая от ее центра. Галактика – одна из миллиардов звездных систем, открывающихся взору в современные телескопы. Неужели жизнь на Земле – явление единственное в своем роде, уникальное?

… Пусть у нашей Земли небольшие права полустанка:
Рядовой огонек на грохочущем Млечном пути…

(Ю. В. Линии к «Краски Земли», 1987)

Неужто не существует других обитаемых миров с техническим развитием, равным или превосходящим наш собственный?

Кажется ли таким уж беспочвенным фантастическое предположение о Великом Кольце галактик? Как это захватывающе: далекие миры, которые поддерживают между собой связь, протягивают друг другу руку помощи. Или, может быть, как раз наоборот: миры враждебные, антагонистические —

… И страшным, страшным креном
К другим каким-нибудь
Неведомым вселенным
Повернут Млечный Путь…

(Н. С. Гумилев)

Конечно, в столь четкой форме вопрос о множественности обитаемых миров может быть задан только сегодня. В прошлом люди не знали о других галактиках, мало что знали о нашей Галактике и даже о Солнечной системе.

Однако мысль о множественности миров возникала уже, по крайней мере, в античное время. Эту тему обсуждали древнегреческие и римские философы. И многие из них склонялись к убеждению, что наш мир не одинок. «Невозможно, чтобы в громадном поле рос только один пшеничный колос, и столь же невероятно, чтобы в бескрайней Вселенной был бы только один обитаемый мир», – это написал за четыре столетия до и. э. древнегреческий философ Метродор Хиосский.

В средние века в Европе главенствует богословие. Оно оправдывает господство феодалов над крестьянами и ремесленниками. Богословы вовсе не должны познавать окружающий мир. Они держат людей в страхе перед загробной жизнью. Все, что противоречит священному писанию, отметается как вредное и ложное.

Новый взлет человеческой мысли и мужества известен в истории как эпоха Возрождения.

В немецком городе Майнце Иоганн Гутенберг пускает в ход первый печатный станок. Книгопечатание распространяется с быстротой молнии. И сотням бойких переписчиков не угнаться за печатным станком, чудом XVI в. Книга перестает быть роскошью, доступной только богатым из богатых. Дух времени напоен свободолюбием и свободомыслием. И не случайно, что именно в этот период, как жаждущий крови вампир, поднимает голову священная инквизиция. Кровавая пелена застилает глаза людей в черных сутанах, которые призваны унизить, подавить, растоптать человеческое достоинство. Удержать пошатнувшееся господство церкви. Убить в людях стремление к подлинному знанию.

Инквизиции противостояли сотни тысяч людей, смелых и вольнолюбивых. Но жил один человек, великий итальянский философ, который стал олицетворением, символом этой мятежной эпохи. И был один спор, которому суждено было стать главной темой эпохи: спор между церковью и наукой о множественности обитаемых миров.

Человек этот родился в 1548 г. в Италии недалеко от городка Нолы. Отец его был обедневшим дворянином, воином. Сын бедных родителей не мог получить образование в университете. Но юноша всеми силами рвется к знаниям, он хочет стать философом, ученым. А истина – сомнений в ту пору у него не возникает – кроется за изысканным красноречием ученых-богословов. Путь к знаниям лежал для него через монастырскую келью.

В 17 лет он вступает под гулкие своды монастыря Святого Доминика в Неаполе. Слава монастыря гремит далеко за пределами Италии. Он известен ученостью своих богословов, их неустанным рвением. Это они, ученые монахи-доминиканцы, заседают в трибуналах священной инквизиции. Это они, верные псы господни, избрали своим символом собачью голову с горящим факелом в зубах.

Молодой послушник дает монашеский обет и получает новое имя – Джордано. Отныне знакомые зовут его Джордано Бруно из Нолы. Ноланец учится как одержимый. Он презирает глупость, сытость, успокоение. Он читает запоем фолиант за фолиантом. Тайком читает запрещенные церковью книги.

Знаниями и ученостью Джордано Бруно быстро превзошел остальных монахов. Бруно – надежда и гордость доминиканского ордена. Его отвозят в Рим и представляют папе римскому.

Обучение завершено. В римской Коллегии мудрости – высшем католическом университете – Бруно успешно выступает в богословских диспутах и получает степень доктора римско-католического богословия. Но он чувствует себя жестоко обманутым. В церковных книгах он искал мудрость и не нашел. Он искал там истину и не нашел. Стройные рассуждения богословов оказались мишурой, роскошными одеждами, в которые облачена скудость мысли.

Джордано Бруно (1548-1600). Личным мужеством он подтвердил верность своему убеждению: «Лучше достойная и героическая смерть, чем недостойный и подлый триумф»

Ноланец на вершине успеха. Но, обманутый, он не желает обманывать других. Джордано Бруно резко выступает против догматизма и невежества коллег-монахов. Следует донос. Ноланец покидает родину.

Для Бруно начинается тяжелая жизнь вечно преследуемого изгнанника. Он беден. Он не имеет постоянного крова над головой.

Бруно преподает в университетах Тулузы, Парижа, Лондона, Виттенберга и других. Везде и повсюду он клеймит ухищрения схоластов, развенчивает догматизм ученых-монахов и церковные таинства, гневно осуждает ничтожество служителей религии, их невежество и пресыщенность. Студенты ломятся на диспуты с участием этого молодого профессора. Лютую ненависть затаили на Бруно отцы церкви.

Но и искушеннейшие богословы не в силах в открытом бою победить взбунтовавшегося Ноланца. Он превзошел богословскую мудрость. Он в совершенстве владеет их собственным оружием. В Англии, например, по отзывам очевидцев, Бруно «пятнадцатью силлогизмами посадил пятнадцать раз, как цыпленка в паклю, одного бедного доктора, которого в качестве корифея выдвинула академия в этом затруднительном случае».

В борьбе за новое мировоззрение Джордано Бруно находит смысл жизни и не чувствует усталости. Он колесит по Европе, знакомится с выдающимися, наиболее образованными людьми, впитывает в себя все лучшее, что создано человечеством. Он пишет одно сочинение за другим, сатирические памфлеты и научные трактаты.

Гигант учености и гигант духа, Бруно несокрушимо верит в силу человеческого разума. Он страстно борется за человеческое достоинство, за свободу мысли, за науку.

Итальянский философ высказывает новые, страшные для церкви взгляды. И главное среди них – учение о вечности мира, о безграничности Вселенной, о множественности обитаемых миров. Земля – холодное тело, которое обращается вокруг горячего Солнца. Солнце – звезда. Но звезд на небе тысячи. И около каких-то из них есть планеты, на которых существует жизнь.

Тринадцать лет скитался Бруно вдали от Италии. Наконец, он рискнул появиться в Венецианской республике. Здесь, гнусно преданный, Бруно попадает в застенки инквизиции. Венецианские инквизиторы передают Джордано Бруно в Рим.

Враги праздновали победу. Ничтожества с горящими глазами фанатиков, с раскаленным железом в руках, они вознамерились растоптать его душу, подвергнуть осмеянию, сломить, заставить отречься от самого себя. В лице Бруно римские инквизиторы судили не монаха-вероотступника. Они судили мыслителя, человека будущего.

В злобном бешенстве, не находя других аргументов, богословы то и дело отдавали Бруно в руки палачей. Снова и снова встречаются в протоколах допросов подобные места:

«… Достопочтеннейший господин Джулио Монтеренци, фискальный прокуратор считает, что брат Джордано не изобличен в представленных ему положениях… Подвергнуть пытке…»

«… Достопочтеннейший господин Марчелло Филонарди, асессор святой службы: подвергнуть строгой пытке и дать срок, дабы образумился…»

«… Достопочтеннейший отец Ипполито Беккариа: пытать, и не единожды, но дважды…»

Так продолжалось 8 лет. Но могучий дух философа превозмог страдания. Его ответы не менялись.

На третьем допросе: «… Я считаю, что существуют бесконечные миры, образующие безграничную совокупность в бесконечном пространстве…»

На четырнадцатом допросе: «… Отвечал в том же роде относительно множества миров и сказал, что существуют бесконечные миры в бесконечном пустом пространстве, и приводил доказательства…»

Ему предлагали отречься от своего учения. Такой ценой Бруно мог спасти жизнь. Он отказался.

В феврале 1600 г. при стечении высших прелатов католической церкви был оглашен утвержденный папой приговор: «поступить по возможности кротко и без пролития крови» – сжечь заживо на костре.

У истерзанного, изможденного, брошенного на колени узника хватило сил бросить в лицо торжествующим палачам:

– Вы, быть может, с большим страхом произносите приговор, чем я его выслушиваю.

Уже стоя на костре, с кляпом во рту, Джордано Бруно отвернулся от протянутого ему распятия.

Если Вам доведется побывать в Риме, отыщите в лабиринте тесных кривых улочек «вечного города» небольшую площадь Цветов. Там стоит скромный памятник, на пьедестале которого слова —

Джордано Бруно

от века, который он предвидел

там, где костер пылал

Мы не одиноки?

Проблема разумной жизни вне Земли вдохновляла пытливые умы людей различных профессий. Однако в силу необычайной сложности этой проблемы ученым длительное время не было видно путей ее строгого научного решения.

Что сулит человечеству встреча с мыслящими существами иных миров? Этот контакт следует приветствовать, – ведь он может резко расширить власть человека над стихийными силами Природы? Или, напротив, его надлежит бояться, – ожидать с чувством апокалиптического ужаса перед грозной неизвестностью, которая способна в мгновенье ока обратить привычный мир Земли в прах и пепел? Ученые не были готовы дать обоснованный ответ на подобные вопросы. И в поиск издавна уходили владельцы «машин времени» – писатели-фантасты.

Следует ли относиться к их произведениям всерьез? Автор думает – да, следует. Писатели-фантасты поднимают актуальные проблемы, причем зачастую прозорливо предугадывают принципиальные пути их грядущего научного решения в будущем. Лучший пример: книги Жюля Верна.

В 1865 г. – за 104 года до первой экспедиции на Луну – Жюль Верн написал книгу «С Земли на Луну». Его герои Импи Барбикен, председатель Пушечного клуба, и Дж. Т. Мастон, непременный секретарь, по современным взглядам наивные простаки. Но вспомните, где они выбрали площадку для старта к Луне? Они построили стартовый комплекс на полуострове Флорида, – точь-в-точь на том месте, где столетием позже действительно будут возведены сооружения американского космодрома им. Кеннеди. Жюль Верн случайно угадал! – воскликнете вы. Да – угадал, но отнюдь не случайно. Он достаточно глубоко понимал инженерные стороны проблемы старта к Луне, и благодаря этому деятели Пушечного клуба в своих «угадках» порою правильно заглядывают на столетие вперед. А сколько еще подобных великолепных находок рассыпано на страницах как этого романа Жюля Верна, так и вышедшей четырьмя годами позже книги «Вокруг Луны». Любознательному современному читателю они доставят истинное наслаждение: в них великолепно просматриваются положительные и отрицательные моменты прогнозирования научно-технического прогресса.

Писатели-фантасты с весьма разных позиций знакомили нас с возможной внеземной жизнью и последствиями контактов с ней. На рубеже века Герберт Уэллс рисовал встречу с инопланетянами в пессимистических красках «Войны миров». Еще до запуска первого советского спутника Земли известный английский астрофизик Фред Хойл опубликовал роман «Черное облако». К подобным же проблемам неоднократно возвращаются все лидеры жанра фантастики: Станислав Лем, Айзек Азимов, Рэй Брэдбери, братья Аркадий и Борис Стругацкие. Не будем пересказывать содержание их увлекательных книг – прочтите сами.

А что же ученые? В наши дни они тоже не остались в стороне.

Интерес к проблеме разумной жизни вне Земли подогрели в 1959 г. американские астрономы Дж. Коккони и Ф. Моррисон, которые через журнал «Нейчер» обратились с призывом начать поиски радиосигналов внеземных цивилизаций на волне 21 см. На этой волне происходит радиоизлучение межзвездного водорода, и, по мнению авторов обращения, именно эта волна более всего подходит для огранизации межзвездных контактов. Свое обращение они закончили словами: «Трудно оценить вероятность успеха, но, если не производить поисков совсем, вероятность успеха наверняка будет равна нулю».

Вскоре молодой радиоастроном Ф. Дрейк предпринял в течение трех месяцев практические поиски сигналов от двух близких к Солнцу звезд – тау Кита (12 световых лет) и эпсилон Эридана (11 световых лет). Проект этих поисков был назван ОЗМА по имени принцессы из сказочной страны Оз. Результатов он, конечно, не принес.

Тогда же со знаменитой книгой о возможности внеземной жизни «Вселенная. Жизнь. Разум» выступил советский астроном И. С. Шкловский. Незадолго до выхода книги мне посчастливилось присутствовать на лекции И. С. Шкловского по этой проблеме в Математическом институте АН СССР им. В. А. Стеклова. Среди слушателей находились маститые математики – люди, искушенные в науке, которых, казалось бы, ничем нельзя удивить, и поэтому особенно запало в память то настороженное, завороженное внимание, с которым они воспринимали сильные и малоизвестные доводы в пользу постановки проблемы на экспериментальную основу.

Книга И. С. Шкловского выдержала в СССР несколько изданий и переведена на многие языки мира. В 1966 г. она была переиздана на английском языке в обработке не менее известного американского ученого Карла Сагана, который увеличил объем книги почти вдвое, добавив несколько глав и введя в текст ряд новых соображений. Это был своеобразный пример плодотворного сотрудничества двух ярких ученых, живущих по разные стороны Атлантики в странах с разными социально-экономическими системами и никогда до того времени лично не встречавшихся друг с другом.

Так мало-помалу проблема внедрилась в умы исследователей, и в дальнейшем астрономам – хотя и с чудовищными разногласиями – удалось подойти хоть к каким-то оценкам возможности распространенности жизни. Попробуем шаг за шагом повторить ход их рассуждений.

По существующим представлениям, из-за совершенно неприемлемых условий жизнь не может иметь места ни в недрах, ни на поверхности звезд. Жизнь может развиваться лишь на холодных планетах, обращающихся вокруг звезд.

Из теории образования звезд следует, что планетами могут располагать многие из них: по некоторым соображениям вплоть до 50 % всех звезд, хотя существуют оценки и гораздо более осторожные. Малые по сравнению со звездами и не светящиеся, холодные планеты невозможно заметить в телескоп. И тем не менее астрономы знают несколько звезд, около которых, вероятно, есть планеты. Среди них, например, наши соседки – «летящая» звезда Барнарда, звезда 61 Лебедя.

Несколько тысяч тщательных наблюдений звезды Барнарда за десятки лет позволили установить, что «летит» она по небу не по прямой линии, а по чуть-чуть волнистой. Волнистость ее пути микроскопическая; на фотографиях соответствующие отклонения меньше одного микрометра. Но в этом-то микрометре и заключается главное.

С прямого пути звезду Барнарда сбивает обращающаяся вокруг нее планета. По изгибам в пути звезды удалось заключить, что невидимая планета – не одна, а их, скорее всего, две или три, и по размерам они сопоставимы с нашим Юпитером. Обнаружено существование темного спутника – планеты? – также у звезды 61 Лебедя. Вряд ли можно сомневаться, что планетные системы – явление во Вселенной отнюдь не уникальное.

Отклонения собственного движения «летящей» звезды Барнарда на небе от прямолинейного пути по двум принятым в астрономии координатным осям – прямому восхождению и склонению. Каждая точка на диаграмме представляет собой результат осреднения измерений по нескольким фотопластинкам. Измеренные на пластинках отклонения редко превышают 1 микрометр (масштаб в микрометрах отложен по оси ординат). Для наглядности справа помещен отрезок, соответствующий смещению звезды на небесной сфере в 0,01 ’’. Слева – величина общего смещения звезды Барнарда на небе за 100 лет на фоне диска Луны

Следующий фактор. Пусть около звезды существует несколько планет. Часть из них расположена слишком близко к звезде, там чересчур жарко. Часть же из них расположена слишком далеко, где чересчур холодно. Около звезды можно очертить зону, в которой условия для жизни самые подходящие, – «зону обитания».

Особенности «зоны обитания» удачно характеризует сравнение с поведением людей у костра. Чем жарче костер, тем дальше от него садятся. Но при этом шире и зона, в которой он греет: сидеть можно в несколько рядов. По выполненным оценкам в «зону обитания» могут попадать от одной до пяти планет.

Третий фактор, который необходимо учесть: какова доля планет с подходящими условиями, жизнь на которых действительно возникает?

Четвертый фактор: какова среди всех планет, обладающих жизнью, доля таких, на которых возникла разумная жизнь?

Как нетрудно заметить, сложность вопросов неизменно возрастает. На очереди еще более сложный: какова среди всех планет, обладающих разумной жизнью, доля достигших такого высокого уровня развития, когда появляется возможность и желание вступить в контакт с другими мирами?

И наконец, самый сложный из сложных вопросов, который скорее относится к общественным наукам, нежели к астрономии: сколь долговечна разумная жизнь в высокой стадии развития? Далеко тут ходить за примерами не надо. Не случится ли беда с нашей собственной Землей? Не возьмут ли верх оголтелые, безрассудные силы войны, в результате чего человеческая культура будет сметена с лица Земли термоядерными бомбами? А то, быть может, человечеству суждено вскоре погибнуть от нехватки продуктов питания, чистой воды, энергетических ресурсов, либо от чудовищной эпидемии, которая молниеносно пронесется по земному шару?

Применительно к связи с другими мирами поставленный выше вопрос совсем не праздный.

Каждый человек, например, строго ограничен рамками своего времени: он может вступать в контакт, беседовать лишь со своими современниками. Человек не в силах вступить в беседу ни с людьми прошлого, ни с людьми будущего. Правда, до нас доходит голос минувшего: книги, рукописи, произведения искусства. Мы можем сохранить память о себе для потомков. Но такого рода контакты односторонни. А непосредственная двухсторонняя связь возможна только между людьми одного времени.

Разные цивилизации тоже могут задавать вопросы и получать ответы только от «современных» им цивилизаций. А если высокоразвитые цивилизации недолговечны, то вероятность их контактов между собой резко сокращается.

Для ответа на вопрос о долговечности жизни мало быть оптимистом или пессимистом. Надо знать историю человечества, знать законы развития человеческого общества.

Так или иначе, ответив на многие вопросы, мы подходим к оценке общего числа одновременно существующих высокоразвитых цивилизаций. Когда же дело касается численных оценок, то они могут быть завышенными или заниженными, очень радужными или, наоборот, чрезмерно осторожными. Вот осторожная оценка: высокоразвитые цивилизации существуют одновременно в среднем около одной из 3 млн звезд. Таким образом, среднее расстояние между цивилизациями составляет примерно тысячу световых лет.

Полеты на такие расстояния, насколько можно судить с позиций сегодняшнего дня, невозможны. Из самых общих рассуждений следует, что они никогда и не станут возможными, какая бы принципиально мыслимая на сегодня энергия ни использовалась для этой цели.

Что же касается других контактов – посылки друг другу каких-либо сигналов, то такой вид связи высокоразвитых цивилизаций может оказаться реальным и обоснованным.

Проблема CETI

Помните, как пел Владимир Высоцкий:

… В далеком созвездии тау Кита
Все стало для нас непонятно.
Сигнал посылаем мы: что это там? —
А нас посылают обратно…

Тау Кита – не созвездие, а звезда. В остальном же все верно: сигналы к тау Кита радиоастрономы действительно посылали. Одно время на нее возлагали надежды как на один из ближайших к Солнцу оплотов разумной жизни. Латинское название созвездия Кит – Cetus, название звезды τ Ceti. Отсюда тот энтузиазм, с которым сообщество астрономов восприняло сокращение от первых букв английской фразы Communication with Extra-Terrestrial Intelligence (связь с внеземным разумом) – это сокращение CETI. Так стали повсеместно аттестовать проблему внеземных контактов: проблема CETI. На повестку дня были поставлены многие конкретные и важные задачи.

Известны ли, например, признаки, по которым чужие цивилизации могли бы заметить, что на одной из планет Солнечной системы появилось высокоразвитое общество? Да, некоторые признаки известны.

Миллиарды лет единственным мощным источником радиоволн в Солнечной системе было Солнце. С изобретением радио в результате постоянной работы тысяч радиостанций Земля также стала мощным источником радиоизлучения. Посторонний наблюдатель мог бы отметить, что полсотни лет назад рядом с Солнцем, вплотную к нему, появилась вторая «радиозвезда». Эта «радиозвезда» переменна. Когда к воображаемому постороннему наблюдателю поворачивается Тихий океан, мощность излучения падает. Когда же к нему поворачиваются густонаселенные, промышленно развитые материки Земли, мощность радиоизлучения возрастет. Но радиоизлучение Земли успело проделать еще очень короткий путь, – всего несколько десятков световых лет. Посторонний наблюдатель может зарегистрировать его лишь с ближайших соседей Солнца. Для разумных существ далеких от нас звезд Солнце все еще остается одиночным радиоисточником.

Но этот признак косвенный, пассивный. А каковы должны быть специально посланные сигналы, так сказать, позывные далеких миров? Каковы характерные черты искусственного сигнала внеземной цивилизации? Как его заметить и выделить? Такой вопрос разрабатывали советские астрофизики, члены-корреспонденты Академии наук И. С. Шкловский и Н. С. Кардашев.

Американский радиоастроном Фрэнк Дрейк предложил однажды своим коллегам «практическую» задачу. Он, ничего не объясняя, передал им для расшифровки «космическое сообщение», состоящее только из единиц и нулей.

Единицы и нули регулярно используются для записи данных в двоичном коде, который наиболее прост и универсален для передачи любой информации.

Представьте себе фотографию: в ней есть места совершенно черные и совершенно белые. А от черного до белого находится множество оттенков, полутонов: серый, чуть-чуть более серый, еще чуть-чуть более серый. Буквально во всяком природном явлении есть две крайние точки и между ними несколько градаций, ступенек, оттенков. Любые числа, к примеру, мы обычно записываем десятью арабскими цифрами: это как бы десять разных ступенек.

А двоичный код – система только с двумя градациями, двумя состояниями: черное – белое, да – нет, точка – тире, есть сигнал – нет сигнала, единица – нуль; образно говоря – все или ничего. Двоичный код широко применяется при работе с современными быстродействующими электронно-вычислительными машинами.

«Космическое послание» Фрэнка Дрейка состояло из 1271 знака: единиц и нулей. Но 1271 – это произведение двух простых чисел: 31 и 41. Не в этом ли следует искать тайный смысл? Не развертывалось ли изображение, как на экране телевизора, в строчки? Только пока неизвестно, то ли была 31 строчка и в каждой по 41 точке, то ли наоборот: 41 строчка по 31 точке. Нетрудно проверить оба варианта.

Берем миллиметровую бумагу и строим прямоугольник со сторонами в 31 и 41 мм. А теперь на месте единиц будем чернить квадратики, а на месте нулей – оставлять пустыми. И что же?

При 31 строчке по 41 точке мы действительно построим изображение. И оно очень о многом поведает нам. Видно, что наши космические собеседники – существа двуногие и двурукие. У них, вероятно, как и на Земле, основной ячейкой общества является семья: два родителя держат за руки ребенка. В левом верхнем углу изображен грубый круг – это, конечно, их солнце. Под ним расположены точки-планеты; напротив каждой из планет в двоичной системе записан ее порядковый номер.

«Космическое послание» Ф. Дрейка

Левое человекоподобное существо указывает рукой на четвертую планету – они там живут. От третьей планеты идет волнистая линия, должно быть, наши собеседники изучили эту планету и убедились, что она покрыта водой. Кстати, под волнистой линией изображена какая-то рыбешка. И много еще о чем можно узнать из этой загадочной картинки.

Конечно, «космическое послание» Дрейка всего-навсего шутка. Но в ней глубокий смысл. Картинка оказалась гораздо понятнее и информативнее, чем любой другой вид передачи данных. И «передать», и расшифровать картинку тоже оказалось довольно просто.

Шаг за шагом ученые готовятся к приему сообщений чужих миров, сами разрабатывают универсальный космический язык. В мае 1964 г. в СССР, в Бюраканской астрофизической обсерватории, прошло первое всесоюзное совещание, специально посвященное проблемам внеземных цивилизаций. В сентябре 1971 г. там же, в Бюракане, состоялась первая в истории науки Международная конференция по связи с внеземными цивилизациями.

Бюраканская встреча 1971 г. была организована как совместное мероприятие двух академий – Академии наук СССР и Национальной Академии наук США. Однако оргкомитет счел целесообразным послать персональные приглашения многим видным исследователям из других стран. Общество собралось блестящее: астрономы, физики, биологи, лингвисты, археологи, антропологи, историки, социологи, философы, специалисты в области кибернетики, теории информации и связи. Среди участников конференции было немало ученых с мировой известностью, нобелевские лауреаты. Представление о характере обсуждений, проводившихся в непринужденной обстановке за круглым столом, дает даже краткий перечень тем:

– поиски планетных систем и перспективы их обнаружения;

– происхождение жизни; возможность привнесения ее с других небесных тел (панспермия);

– эволюция разума и технологически развитые общества на Земле;

– закономерности развития космических цивилизаций;

– астроинженерия, возможности использования неизвестных законов природы;

– социальные последствия контактов с внеземными цивилизациями;

– поиски информационных сигналов других миров.

В резолюции, подписанной оргкомитетами делегаций СССР и США, отмечалось, что по ряду конкретных деталей обсуждавшихся проблем мнения участников конференции не совпадали, но они были единодушны, что созрели условия превратить некоторую часть проблем поиска внеземных цивилизаций из чисто умозрительной в экспериментальные и наблюдательные. «Если когда-нибудь внеземные цивилизации будут открыты, – говорится в тексте резолюции, – это будет иметь огромное влияние на научный и технологический потенциал человечества, а также может оказать положительное влияние на будущее человечества… Последствия открытия могут способствовать значительному расширению человеческого познания».

Наука не терпит иллюзий

Всеобщий интерес к проблеме CETI был порожден успехами космической эры. Прогресс средств ракетно-космической техники поддержал иллюзию, что контакт с внеземным разумом не за горами. Однако неумолимо шло десятилетие за десятилетием, а на счету энтузиастов поисков не появлялось ни одного конкретного результата.

На исходе семидесятых годов исподволь и незаметно для широкой публики было сменено даже название проблемы. В аббревиатуре CETI вместо латинской буквы С появилась латинская буква S. Звучание названия от подмены не изменилось: и с С, и с S оно произносится по-прежнему как СЕТИ. Но смысл названия от замены буквы переменился значительно. Вместо расшифровки CETI как Communication with Extra — Terrestrial Intelligence (связь с внеземным разумом) мы имеем теперь гораздо более осторожное Search of Extra-Terrestrial Intelligence (поиск внеземного разума).

Конечно, кое-какая надежда на внезапную удачу в поисках иных миров еще сохранялась. За четверть века со времени пионерских наблюдений Ф. Дрейка поиски сигналов внеземных цивилизаций осуществлялись на крупных радиотелескопах 7 стран (Австралия, Канада, Нидерланды, СССР, США, Франция, ФРГ), а общая продолжительность наблюдений достигла 120 тысяч часов.

Впрочем, быть может, поиски внеземных цивилизаций оказываются совершенно безрезультатными по той простой причине, что эти цивилизации принципиально отличаются от цивилизации Земли? Герой рассказа Ст. Лема «Насморк» беседует с бывшим сотрудником французской группы СЕТИ. Не считает ли собеседник, что внеземных цивилизаций попросту нет? – ставит вопрос герой Лема.

– Это уже не так просто, – ответил француз, вставая. – Другие цивилизации существуют, хотя и не существуют.

– Как это понимать?

– Не существуют как эквиваленты наших представлений о них, следовательно, то, что составляет их цивилизацию, человек цивилизацией бы не назвал…

Великолепный пример возможности жизни, в корне отличной от представлений землян, нарисовал в «Черном облаке» Фред Хойл.

Однако все утешительные соображения писателей-фантастов не более, чем сказка для ребенка, чтобы подсластить горькую пилюлю. Где они? – вопрошают окружающие, которых приучили к мысли о скором обнаружении внеземных цивилизаций. Их нигде не слышно! – горько ответствуют радиоастрономы. И вот международная сенсация! Убежденный поборник большого количества развитых внеземных цивилизаций, автор выдержавшего десятки изданий на русском и иностранных языках выдающегося труда по этой проблеме «Вселенная. Жизнь. Разум», член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский меняет точку зрения на диаметрально противоположную и публикует серию статей об уникальности феномена разумной жизни на нашей голубой планете.

Неужели наука потеряла точку опоры в проблеме СЕТИ? Думается, это не так, однако бесспорно, что в центре внимания исследователей сегодня оказались не столько астрономические, сколько биологические и философские аспекты этой проблемы.

Стало очевидным, что поиск контактов с иным разумом лучше начинать не с попыток беседы с жителями других планет, а с установления взаимопонимания с обитателями Земли, например, с обезьянами или дельфинами. Этот вопрос тотчас потянул за собой задачи лингвистического характера: что такое язык и каковы законы его развития? Проблема СЕТИ переплелась с кибернетической проблемой создания искусственного интеллекта. В результате интенсивных разработок была продемонстрирована недостаточность наших научных представлений по таким фундаментальнейшим понятиям, как жизнь, разум, мышление, сознание, язык.

Следует ясно понимать, что один-единственный пример нельзя обобщить в полноценную теорию. Но в проблеме СЕТИ у нас все еще остается перед глазами один-единственный образец: земное человечество. Очевидно, в этом случае имело бы смысл двигаться в познании проблемы не от частного к общему, а наоборот – от общего к частному: попытаться построить общую теоретическую модель разума таким образом, чтобы присущие человечеству черты оказывались частным случаем этой рабочей теоретической модели. Кстати сказать, анализ такой модели позволил бы продвинуться и по пути прогноза будущего человечества. В такой постановке проблема СЕТИ могла бы способствовать поиску путей решения стоящих перед человечеством глобальных проблем современности. Проблема СЕТИ вела бы нас к решению проблемы выживания человечества.

Исследовательская работа по поискам чужих обитаемых миров невольно вновь поднимает коварный вопрос: а нет ли уже сейчас на Земле следов посещавших нас некогда пришельцев из космоса? Эта проблема получила даже специальное название – палеоконтакт. Вопросы о палеоконтактах задают очень часто, и редко приходится услышать на них трезвый ответ.

Как мы уже говорили, по современным представлениям полеты живых существ на большие межзвездные расстояния невозможны. Но не исключено, что жизнь во Вселенной встречается все-таки гораздо чаще, чем мы сегодня думаем, и обитаемые планеты обращаются вокруг ближайших к нам звезд. И уже, безусловно, вполне реальны полеты между планетами Солнечной системы. Таким образом, есть во Вселенной такие уголки, жители которых в прошлом могли бы посетить Землю. А значит, поиски оставленных ими следов и могут когда-нибудь увенчаться успехом. В таких поисках нет ничего предосудительного, ничего антинаучного.

При поисках такого рода следов обычно тщательно исследуют необычные материальные памятники древности, мифы, легенды, библейские тексты. В этом есть резон, ибо в самых фантастических легендах и религиозных произведениях где-то в основе – в самой сердцевине – лежат реальные события.

В 1786 г. известный французский мореплаватель Лаперуз во главе двух сорокапушечных фрегатов «Компас» и «Астролябия» обследовал западное побережье Северной Америки. Через сто лет здешние индейцы со слов своих прапрабабушек и прапрадедушек сохранили предания о визите этих кораблей. Тщательно изучив эти предания, удалось отделить правду от небылиц. И выяснилось, что по ним можно даже точно восстановить внешний облик фрегатов Лаперуза.

Конечно, отыскать следы пришельцев из космоса несравненно труднее. И пока нет ни одного по-настоящему серьезного доказательства, что какие-то пришельцы Землю действительно посещали. Но, констатируя это, нужно немедленно подчеркнуть: если такие доказательства будут обнаружены, то это явится величайшим научным событием. Человечеству надо будет заново пересмотреть свою историю.

А пока вопрос о внеземных пришельцах находится в стадии увлекательной гипотезы. Никто не может такого рода гипотезы ни доказать, ни опровергнуть. Мы еще вернемся к вопросу о пришельцах в третьей главе книги, а пока подчеркнем, что вовсе не этот вопрос для современной науки самый важный. Были или не были на Земле инопланетные существа – вопрос частный в гораздо более общей и важной научной проблеме внеземной жизни.

Сколько раз на протяжении тысячелетий высказывались опрометчивые суждения: этого не будет! это невозможно! это никогда не свершится! Будьте же осторожны, давая ответ «нет». Вспомните исторические примеры.

В середине XIX в. во всем мире широко обсуждался проект укладки на дно Атлантического океана кабеля для постоянной телеграфной связи Европы и Америки. Многие сомневались в реальности этого дерзкого проекта. В дискуссию вмешался и королевский астроном – такой пышный титул носит в Англии директор Гринвичской обсерватории[5]. Сэр Джордж Биддел Эйри был известным ученым, прекрасным специалистом по астрономическому приборостроению. Его мнение выглядело обоснованным. «Погрузить кабель на такую глубину, – убедительно писал сэр Джордж, – с точки зрения математики невозможно, а если это вдруг почему-либо получится, то по кабелю все равно не удастся передать ни одного сигнала, поскольку на такой глубине сигналы не смогут продвигаться».

Королевский астроном сказал: «Невозможно! Электротехника этого не достигнет». Но трансатлантический телеграф заработал уже в 1858 г. А в дальнейшем благодаря гениальному изобретению А. С. Попова океанский кабель стал даже излишним-между континентами была установлена радиосвязь. Теперь телевизионная, телефонная и телеграфная связь через океаны поддерживается с использованием искусственных спутников Земли.

Астрономы частенько вспоминают и другой пессимистический прогноз. Тогда же, в первой половине XIX в., маститый французский философ Огюст Конт авторитетно заявил, что люди никогда не узнают ни химического состава небесных тел, ни их минералогического строения. Не прошло и 30 лет, как спектральный анализ нарушил первый из этих запретов: астрономы выяснили химический состав звезд. Другой из запретов отвергнут на наших глазах. С наступлением космической эры экспериментально определено минералогическое строение поверхности Луны, Марса, Венеры.

Главная антенна советского Центра дальней космической связи представляет собой восемь отдельных антенн, установленных на общей поворачивающейся ферме. Это один из крупнейших радиотелескопов мира

Искусственные спутники Земли и автоматические межпланетные станции вынесли за пределы атмосферы нашей планеты телескопы и другие астрономические приборы. Поглощение атмосферы перестало служить непреодолимым барьером для выполнения астрономических наблюдений в любых областях электромагнитного спектра. Астрономия стала всеволновой: на наших глазах рядом с оптической астрономией и радиоастрономией встали на ноги их младшие сестры: рентгеновская астрономия, инфракрасная, ультрафиолетовая и гамма-астрономия.

Вселенная безгранична. Но человеческий разум также не знает границ. И каждый день может стать днем новых великих открытий.

«Не огромность мира звезд вызывает восхищение, а человек, который измерил его», – эти слова Блеза Паскаля пережили века и звучат так, будто они принадлежат нашему современнику.

Вторую часть этой книги мы и посвятим истории астрономии, людям, которые первыми проникали в пучины звездного мира.

2 На плечах исполинов

Vestigia semper adora

Всегда благоговей пред следами прошлого

С незапамятных времен число семь почиталось магическим и священным: семь дней недели, семь холмов Рима, семь кругов ада. Семь злобных демонов, насылающих болезни, предстают в древневавилонском врачебном заклинании —

Семеро их, семеро их,

В подземной бездне семеро их…

Античные философы среди многочисленных памятников искусства и архитектуры выделяли семь чудес света – пирамиды, висячие сады Вавилона, храм Артемиды в Эфесе, статую Зевса Олимпийского, гробницу царя Мавсола, Колосса Родосского и маяк на острове Фаросе близ Александрии. Семь чудес света создавались на протяжении трех тысячелетий, вплоть до III в. до н. э. Они воплотили в себе высшие достижения восточной и эллинской культур – культур наиболее развитых стран древности.

Но древний мир знал и другие уникальные памятники.

Обсерватория каменного века

Мне вспоминается «Собака Баскервилей»: сумрачная, уходящая за горизонт череда торфяных болот, серые однообразные холмы, фантастические ночные видения. «Чем дольше живешь здесь, – пишет в письме Шерлоку Холмсу доктор Уотсон, – тем больше и больше начинает въедаться тебе в душу унылость этих болот… Стоит мне только выйти на них, и я чувствую, что современная Англия остается где-то позади, а вместо нее видишь вокруг лишь следы жилья и трудов доисторического человека[6].

Обсерватория каменного века Стоунхендж. Вид с севера. Хорошо видна восточная, наиболее сохранившаяся до настоящего времени часть основного кольца опор с лежащими на них сверху горизонтальными плитами. Из пяти узких каменных арок, расположенных в центре кольца в форме подковы, полностью до настоящего времени сохранились три

Это давно исчезнувшее племя напоминает о себе повсюду – вот его пещеры, вот могилы, вот огромные каменные глыбы, оставшиеся там, где, по-видимому, были его капища».

Действие повести Конан Дойля происходит на юго-западе Англии, в графстве Девоншир. А совсем неподалеку, на равнине Солсбери в графстве Уилтшир, находится одна из удивительнейших построек конца каменного века, «восьмое чудо света» — Стоунхендж.

Стоунхендж – постройка в форме кольца из вертикально врытых в землю огромных тесаных каменных столбов. Поперечник кольца – 30 м. Высота столбов – по три человеческих роста, масса каждого около 25 т. Столбы установлены предельно тщательно: смещения их от воображаемой идеальной окружности в среднем лишь ±10 см. Сверху кольцо столбов перекрыто горизонтальными плитами.

Внутри кольца выделяются пять узких каменных арок наподобие бойниц. Арки составлены из трех камней: двух вертикальных и одного горизонтального. Вертикальные опоры арок еще массивнее, чем столбы основного кольца; масса их доходит до 50 т. Оба вертикальных камня в каждой арке поставлены тесно. Между ними на уровне глаз остается только узкая щель – человек не может просунуть голову.

В стороне от всего сооружения, в 27 м за основным каменным кольцом, установлен особый камень-мушка. Если смотреть из центра Стоунхенджа, то точно над этим камнем восходит Солнце в день летнего солнцестояния.

Еще до использования камней-великанов, строителе Стоунхенджа проводили обширные земляные работы. Орудуя в качестве лопат оленьими рогами, они выкопали вокруг центра сооружения круглый ров диаметром 105 м. Ширина рва составляет от 3 до 6 м, глубина – от 1 до 2 м. Снаружи рва был насыпан земляной вал, а с внутренней стороны – вал двухметровой высоты из толченого мела. Мел на равнине Солсбери добывать легко, меловые пласты залегают здесь прямо у поверхности.

В древности все в целом, можно себе представить, было бесподобным зрелищем – темный каменный монумент и ослепительно сверкающий в солнечных лучах белоснежный меловой вал.

Стоунхендж сохранился частично. Валы с течением времени размывались, ров заплывал, камни падали и их растаскивали на другие постройки. В XIX в. в гостиницах города Солсбери – а он лишь в 128 км от Лондона – постояльцам предлагали молотки, чтобы им было сподручнее откалывать себе куски камней Стоунхенджа на память. Но и теперь еще развалины Стоунхенджа производят впечатление величественное и устрашающее.

Стоунхендж систематически обследовался десятками ученых. Совместными усилиями историки, археологи, антропологи, геологи, инженеры-строители и химики воссоздали картину того, как, когда и кем был построен каменный исполин равнины Солсбери. Однако все попытки установить подлинные замыслы строителей – объяснить, зачем был построен Стоунхендж, – оставались безуспешными.

Однажды руины Стоунхенджа осмотрел астроном. Он был поражен конструкцией внутренних каменных «бойниц». Они так узки, словно древние архитекторы нарочно ограничивали обзор, предлагали увидеть только нечто вполне определенное. «Бойницы» невольно сравнивались с прорезью ружейного прицела. Был в Стоунхендже и камень-мушка. А хороший прицел с прорезью и мушкой – это ли не важнейшая деталь любого угломерного инструмента?

С помощью электронной вычислительной машины астроном рассчитал, какие светила встают в тех точках горизонта, направления на которые отмечены камнями Стоунхенджа. Ответ нашелся быстро – Солнце и Луна. Камни Стоунхенджа указывают на точки восхода и захода Солнца во всех важнейших положениях: в дни солнцестояний и равноденствий. Точно так же отмечены точки восхода и захода Луны.

Древнейшие астрономы еще не могли измерять видимые перемещения светил в любой части небесного свода. Умение измерять положения светил высоко над горизонтом требует подвижных приспособлений, знания системы небесных координат. Астрономы Стоунхенджа отмечали положения Солнца и Луны только на линии горизонта, в моменты их восходов и заходов. Но и эти неполные сведения имели огромное значение. С их помощью решались важные задачи древней астрономии – счет времени и предсказание затмений.

Строительство земляного Стоунхенджа началось обитавшими здесь полукочевыми племенами скотоводов за три тысячи лет до н. э. Каменный Стоунхендж строился в основном между 1900 и 1600 гг. до н. э.: через тысячу лет после постройки египетских пирамид и за несколько столетий до падения гомеровской Трои. По времени сооружение Стоунхенджа совпадает с расцветом крито-микенской культуры, однако знаменитые Львиные ворота в Микенах появились на свет позже Стоунхенджа.

Наблюдения через узкие щели между камнями Стоунхенджа с высокой точностью фиксировали восходы и заходы Луны и Солнца в различных стадиях их видимого перемещения по небу

Но откуда же, спросите вы, появились у людей того времени столь разносторонние астрономические знания? Уж не таинственные ли всезнайки – пришельцы с других планет – обучили европейцев эпохи неолита искусству наблюдать светила и предсказывать затмения? Такую возможность решительно отвергают все те, чьими трудами установлено, как, когда и кем был возведен Стоунхендж.

Раскопки показали, что строительство Стоунхенджа прошло три этапа. Сначала взялись за дело люди конца каменного века. Они выкопали ров и насыпали внешний и внутренний валы. В течение десятков лет они закапывали в землю деревянные шесты, отыскивая закономерности в восходах и заходах самых ярких небесных светил – Солнца и Луны.

Через полтора столетия строителей земляного Стоунхенджа сменили люди другой эпохи, которые доставили небольшие камни и установили их двумя концентрическими кругами.

Наконец, в работу включились люди начала бронзового века. Они закрепили положения точек восходов и заходов Луны и Солнца несокрушимыми каменными столбами. Стоунхендж приобрел свой окончательный облик.

Вспомните готические соборы Средневековья. Они сооружались столетиями. Они вбирали в себя мастерство многих поколений ремесленников. Они служили величественными национальными символами, местами народных собраний. Подобную же роль играл и Стоунхендж.

В связи со Стоунхенджем нельзя вновь не вспомнить об участи, которая в наши дни грозит всем без исключения великим памятникам древности. Они постоянно находятся под угрозой стать жертвами собственной известности. Стоунхендж привлекает к себе бесконечный поток туристов, оккультистов, «поклонников Храма Солнца» и попросту хулиганов. Члены банды «Адские ангелы» раскатывали здесь на ревущих мотоциклах, жгли автомобили и забрасывали конкурентов самодельными бензиновыми бомбами. По сообщениям английской печати, в 1984 г. на концерт поп-музыки в Стоунхендже собралось 30 тысяч человек. На вывоз мусора из окрестностей Стоунхенджа (сам Стоунхендж принадлежит королевской семье) местным властям пришлось раскошелиться на 120 тысяч фунтов стерлингов. Современные вандалы, бесспорно, считающие себя культурными людьми, выкапывали выгребные ямы прямо среди захоронений бронзового века.

Это может показаться совершенно невероятным, но архитектурными наследниками Стоунхенджа являются и афинский Парфенон, и римский Пантеон, и храм Софии в Константинополе. Вспомните, что поперечник основного каменного кольца Стоунхенджа составляет 30 м, т. е. ровно 100 футов. Фут – древнейшая мера длины, отпущенная человеку природой: это длина ступни. Даже сегодня, намереваясь играть в футбол на лужайке, детвора размеряет небольшие расстояния, приставляя ногу к ноге. В древности этот прием был повсеместным. И 100 футов – архитектурный модуль Стоунхенджа – был вольно или невольно повторен в других величайших архитектурных сооружениях Европы.

Стоунхендж – и обсерватория, и храм. Для примитивных племен каменного и бронзового веков он служил прежде всего величественным символом, местом ритуальных церемоний, устрашающим храмом. Астрономическое значение Стоунхенджа из уст в уста передавалось лишь немногим древним жрецам — друидам. Оно составляло нетленный фундамент их власти среди соплеменников. Но это не имело никакого значения для многочисленных последующих завоевателей. И тайна астрономического назначения Стоунхенджа с течением веков была утрачена.

Не начало, а конец

В Великобритании трудно меняют привычки и привычные взгляды. Традиционно мыслящее английские историки приняли сообщение об астрономическом предназначении Стоунхенджа в штыки. Они отрицали абсолютно все, и в первую очередь, конечно, всякую возможность высокого уровня познаний людей эпохи неолита.

Действительно, как могли люди каменного века мыслить столь отточенными астрономическими категориями и выполнять наблюдения, которые непонятны историкам и требуют расчетов на быстродействующих ЭВМ? Да они никогда вовсе так и не мыслили! Люди каменного века на ощупь, методом бесчисленных «проб и ошибок», по крупицам собрали грандиозный фактический материал и, что важно, не имея письменности, обеспечили его сохранность путем изустной передачи от поколения к поколению. Они не были в состоянии обобщить этот астрономический материал в закономерности, но смогли – и тому свидетелем Стоунхендж! – выработать для него «правила использования»; точно так же как неолитический землепашец имел «правила» для сева, а первобытный гончар – освященную традицией «инструкцию» по лепке глиняных горшков. Это мы, астрономы XX века, исследуем познавательную деятельность древнего человека с помощью математических уравнений и графически выводим ее на экраны дисплеев. В каменном веке все это представлялось совершенно иначе и носило, бесспорно, характер обрядов. Но то были первые ростки современной науки.

Мало-помалу историки смирились с неоспоримыми фактами. Астрономия каменного века, или, как ее сегодня чаще называют, археоастрономия, перестала служить объектом постоянных нападок и получила права гражданства в ряду других исторических дисциплин. Больше того, дальнейшие работы в этом направлении принесли новые неожиданные плоды. Удалось предложить концепцию, которая впервые связно объяснила существование по обе стороны Ла-Манша великанских каменных вех – менгиров.

Слово «менгир» кельтского происхождения; этим термином обозначают одиночные или собранные в группы каменные столбы, которые высятся в Скандинавии, Шотландии, Англии, на полуострове Бретань во Франции; они встречаются также в Сибири и на Кавказе. Каков смысл этих древнейших сухопутных «маяков», высота которых несколько человеческих ростов?

Археоастрономы обнаружили, что английские менгиры – не одиночные камни. В нескольких километрах от каждого камня-великана имеется другой – парный ему камень, гораздо меньших размеров. Пара этих камней образует то, что современные речники называют «створным знаком» – навигационным сооружением для закрепления на местности определенной линии визирования (створа).

Если не вдаваться в подробности, картина выглядит очень просто и ясно. Малый камень фиксирует наблюдательную площадку. Встав рядом с ним, вы смотрите на большой менгир: таким путем пара камней (ближний и дальний) с очень высокой степенью точности (это достигается благодаря большому расстоянию между ними) закрепляет на местности одну-единственную визирную линию. Она отмечает одно из особых положений Солнца либо Луны на горизонте, преимущественно восходы и заходы Солнца в дни равноденствий и солнцестояний.

Ставить громадные камни-менгиры дело долгое и трудоемкое. После их установки люди каменного века старались использовать такие вехи с полной отдачей. Не случайно, что самые крупные менгиры обладают не одним, а несколькими парными камнями, которые образуют с ним не одно, а сразу несколько астрономически важных визирных направлений.

Специалисты по древней среде обитания – климатологи, палеонтологи, палеоботаники – давно пришли к выводу, что 4-6 тысячелетий тому назад климатические условия туманного Альбиона, как образно зовут Британские острова, резко отличались от современных в лучшую сторону. То же самое, впрочем, нетрудно умозаключить даже из простых житейских соображений: каменные последы «хижин» мезолита и неолита теряются теперь среди вересковых пустошей и торфяников, где земледелие в наши дни совершенно невозможно. Место для жилья выбирали там в те времена, когда все обстояло иначе: Альбион не был туманным, а отличался ясной, солнечной погодой. Совершенно иной была и флора: местность не была покрыта густыми лесами и чистый горизонт не препятствовал успешным наблюдениям восходов и заходов ярких светил. Для каких целей понадобились подобные наблюдения? Конечно, для создания необходимого земледельцам календаря.

Совокупность вновь полученных результатов ведет нас к новому пониманию многих проблем. Очень давно – в неолите, а возможно даже раньше – еще до той поры, когда астрономия получила развитие в великих цивилизациях Месопотамии и долины Нила, на северо-западе Европы существовала самобытная культура с умело поставленными наблюдениями небесных светил. Здесь были выработаны свои собственные приемы наблюдений, а астрономия в этих краях развивалась совершенно независимо от шумерской, египетской, вавилонской и других древнейших восточных цивилизаций. Ее, как и повсюду позднее, стимулировали практические нужды и благоприятные условия окружающей среды. Оказалось, что Стоунхендж – вовсе не сооружение, которое не имеет корней и «высится в истории столь же одиноко, как на своей бескрайней равнине». Это не старт, а финиш: не начало новой астрономической эпохи, а ее завершение – закономерный результат долгой цепочки развития астрономических навыков. В дальнейшем, при изменившихся климатических условиях, Стоунхендж не мог более соответствовать своему назначению, и в силу отсутствия письменности память о сокровенном смысле этого великого монумента канула в Лету еще до вторжения на Британские острова очередной волны иноплеменных пришельцев.

И до, и после строительства Стоунхенджа у разных народов астрономические соображения властно вторгались в архитектурные замыслы. Египетский иероглиф «акхет» означает «места на горизонте, где Солнце встает и садится». Он представляет собой стилизованное изображение Солнца между двумя горами. При возведении египетских пирамид их ориентация и взаимное расположение также определялись по астрономическим данным. Может ли быть случайностью для знаменитого некрополя в Гизе такой, например, факт, что в день летнего солнцестояния заход Солнца, наблюдаемый с головы сфинкса, происходит точно между великой пирамидой Хеопса и пирамидой Хефрена (второй по величине), являя собой на горизонте живое воплощение иероглифа «акхет»? А ведь постройки на плато Гиза близ современного Каира, как мы уже упоминали, почти на тысячу лет древнее Стоунхенджа: они возводились в эпоху фараонов IV династии между 2700 и 2550 гг. до н. э.

Разумеется, астрономические занятия древних египтян нашли отражение не только в архитектуре. Разнообразные свидетельства говорят нам об уровне развития астрономии в Древнем Египте в так называемый Династический период: с конца III тысячелетия до н. э. и до 332 г. до н. э., когда страна была порабощена Александром Македонским. За три тысячелетия египтяне преуспели в разработке календаря. На небе ими была выделена стройная система групп звезд, которые служили для предсказаний смены времен года и измерения времени ночью, когда нет Солнца. Они конструировали сложные астрономические приборы: солнечные часы и водяные часы – клепсидры.

Древняя египетская цивилизация возникла в плодородной долине Нила. На берегах других крупных рек в благодатном субтропическом климате в близкое время формировались великие цивилизации Нижней Месопотамии (в низовьях Евфрата), долины Инда (в современном Пакистане), долины Хуанхэ. Все они характеризовались значительным уровнем астрономических знаний.

Астрономические сюжеты ассирийской цилиндрической печати IX в. до н. э.

Советский археолог И. Л. Кызласов обратил внимание на продуктивность совместного анализа всей совокупности таких древнейших памятников, как менгиры – одиночные камни, кромлехи – группы камней и надмогильные курганы. Он пришел к выводу, что особенности всех этих разбросанных от берегов Атлантики в Европе до берегов Тихого океана в Азии памятников, прежде всего, курганов выражают представления древних о строении мира – «мировой горе». «Мировая гора» – могильный курган – заключала в себе мир земной – видимый, мир подземный – невидимый и, наконец, мир небесный. С представлениями древних о строении Вселенной были связаны ориентация усопшего головой от Солнца или к Солнцу, восходящему или заходящему, ориентация сторон кургана по странам света, весь обряд погребения. Скорее всего, египетские пирамиды были дальнейшим развитием идей, заложенных в характерные черты гораздо более ранних могильных курганов. Так или иначе, именно трактовка древнейших культовых и погребальных сооружений как моделей мира вынуждала их творцов заботиться об ориентации по странам света, украшать астральными символами, увязывать с астрономическими явлениями. Такая увязка могла быть совсем незначительной – либо, напротив, очень глубокой, как это имело место в Стоунхендже. Эти интересные соображения открывают возможность еще больше углубить наши сведения о месте астрономии в системе взглядов древних народов.

Высокая астрономическая культура древнейших цивилизаций Земли – не выдумка праздных умов, а установленный факт. Чем-то еще удивит современных астрономов наш общий предок, человек-труженик тех далеких времен, когда на Земле еще не было письменности?

Род человеческий

Дорогой читатель! Ты взял в руки эту книгу должно быть потому, что тебе небезразлична астрономия. Но никак нельзя забывать, что астрономия – лишь часть того удивительнейшего явления, которое зовется наукой. А наука – лишь одна из форм общественного сознания человечества. К числу других форм общественного сознания принадлежат и искусство, и философия, и политическая идеология, и мораль, и право, и религия. Все они имеют корни в человеческой практике. Все они сосуществуют в человеческом сознании и оказывают друг на друга воздействие.

Нельзя понять законов развития науки – в том числе и астрономии – вне общей истории человечества.

Вникая в исторические судьбы рода человеческого, мы ставим перед собой задачу реконструкции. Как много знали наши отдаленные предки и сколь многое умели? К чему стремились и чего достигли?

При выполнении исторической реконструкции нас постоянно подстерегают две опасности. Первая: изобразить древнего человека слишком знающим и слишком умелым. На этой позиции, например, стоят все те, кто слепо верит в палеоконтакт, т. е. древнее посещение Земли инопланетянами. Сторонники такой точки зрения утверждают, будто инопланетяне из других высокоразвитых миров обучили древнего человека знаниям и навыкам, которые чудесным образом увеличили его власть над природой. В дальнейшем сокровенные знания, полученные от иных цивилизаций, лишь стирались, утрачивались и искажались. Человек сдавал позиции, и на новом витке истории принужден был заново выучиться тому, что было им некогда освоено, а потом забыто. Скажем прямо, такая точка зрения не имеет под собой никаких серьезных оснований.

Столь же безосновательна другая крайность: простодушная вера в ограниченность, примитивность, ущербность древнего человека. Древний человек многого не знал, но он думал, искал, боролся. Способы, которыми он решал встававшие пред ним задачи, радикально отличаются от современных, но все они отмечены печатью находчивости разностороннего человеческого гения.

Приходилось ли вам когда-нибудь задумываться, каким методом древнерусские иконописцы расписывали внутреннюю сферическую поверхность куполов православных соборов так, чтобы снизу живописный образ воспринимался без искажения за счет округлости подкупольной поверхности? С позиций современного инженера следовало бы прибегнуть к расчету на ЭВМ. Наши предки отыскали, как вы догадываетесь, совершенно иной путь.

В подкупольном барабане собора временно натягивалась веревочная (как бы координатная) сетка, а в центре собора на полу ночью разжигался костер. Тени от веревок падали на подкупольную поверхность и их обводили углем: так получалась строгая картина искажений правильных квадратиков веревочной сетки на сферической подкупольной поверхности при центральном проектировании. Оставалось разбить исходный рисунок на квадратики и уже по квадратам, с учетом искажений, перенести его на потолок.

Другой яркий пример остроумного решения, казалось бы, неразрешимой инженерной задачи дает история Древнего Египта. Как египтяне выравнивали строительные площадки под гигантские пирамиды без помощи геодезических инструментов? Стороны площадок достигали сотен метров, а точность выравнивания составляла миллиметры. Египтяне сооружали вокруг строительной площадки глиняный бортик и затапливали ее водой. По мере высыхания получавшейся «лужи» обнажались мельчайшие бугорки, которые последовательно срезались. Площадка выравнивалась с точностью, которая сделала бы честь любому современному инженеру-строителю.

Эти конкретные примеры наглядно показывают, что характер решения научных и технических проблем в древнем мире качественно отличался от современных, однако зачастую нисколько не уступал им ни по точности, ни по эффективности. История человечества, как она рисуется сегодня, не нуждается ни в инопланетянах, ни в других приукрашиваниях. Это долгий и закономерный процесс, в ходе которого труд медленно, но неуклонно обучал, воспитывал, формировал человеческое общество.

По мере того, как путник взбирается выше и выше по склону прибрежного холма, ему открываются новые горизонты: он проникает взором несравненно дальше, чем стоя на песчаной косе у полосы прибоя. Эта аналогия справедлива применительно к исторической науке, археологии, антропологии. С вершины XX в. мы проникли в такие глубины минувшей истории человечества, которые оставались полностью скрытыми от ученых XIX в. и, тем более, от их учителей.

Библия отводила на всю предшествующую историю человечества 6 тыс. лет. Реальный возраст человечества превосходит 2 млн. лет.

Главным очагом, где стадо животных предшественников человека преобразилось в человеческое общество, была, по-видимому, Тропическая Африка. Такой взгляд получил распространение после многочисленных находок последних десятилетий в ущелье Олдовай на севере Танзании неподалеку от озера Танганьика. Вместе с костными остатками древнейшего человека там обнаружены его рабочие орудия из примитивно обработанных камней. Древнейшее человекообразное существо, которое по праву заслуживает чести называться человеком, было небольшого роста – чуть выше метра, и его руки болтались ниже колен. Этот человек еще очень походил на обезьяну.

В периодизации древнейшей истории человечества одновременно используются несколько не совпадающих между собой шкал.

Историки с полным основанием ориентируются на экономические характеристики: в основе их периодизации лежат формы организации общества и способы производства, проще говоря, применительно к древнему человеку – способы добывания пищи. Геологи размечают историю по геологическим эпохам. Поскольку олдовайский ископаемый человек уже пользовался орудиями труда, антропологи относят его к виду Homo habilis – человека умелого. Археологи предпочитают периодизацию, связанную с технологией обработки орудий труда. В их представлении олдовайский ископаемый человек открывает эпоху палеолита, что в дословном переводе на русский язык означает древнекаменный век. Подобно геологам, которые, изучая недра планеты по взаимному расположению земных пластов, выделяют нижний, средний или верхний ярусы, археологи тоже делят палеолит на самый древний – нижний, средний и поздний – верхний. Нижний палеолит простирается по времени от рождения человеческого общества примерно до 60 тыс. лет до н. э. Все датировки, которые мы приводим, разумеется, в достаточной мере условны. Да одни и те же эпохи в разных районах Земли могли наступать вовсе не одновременно.

Ближе к концу нижнего палеолита по периодизации антропологов на историческую сцену вступает Homo erectus – человек прямоходящий. Он по-прежнему занимается охотой, рыбной ловлей, собирает плоды.

Охотники района современной Сирии и Палестины первыми научились более совершенным приемам обработки каменных орудий. Они стали использовать длинные каменные отщепы и пластины, подвергая их более тщательной вторичной отделке. С таким новшеством по технологической классификации археологов на Землю пришел средний палеолит.

Природные условия становятся более благоприятными для жизни в умеренных широтах: преимущественно в полосе субтропиков Европы, Азии и Африки от 30° до 50° северной широты. Особенно активную роль играют в этот период обитатели Передней Азии.

В археологических находках среднего палеолита отмечается смена антропологического типа человека, который учится мыслить и говорить: о развитии головного мозга и голосового аппарата позволяют судить измерения ископаемых черепов. Человеку открыта дорога к покорению огня.

Чем человеческое общество отличается от сообщества животных? Животные развиваются исключительно по законам биологии, а в человеческом обществе появляется еще одна управляющая им сила социального характера – культура. В самом общем виде, культура – совокупность материальных и духовных ценностей, которые отражают уровень исторически достигнутого этапа развития общества. По современным представлениям, истоки процесса перехода от чисто биологической эволюции к эволюции социальной уходят корнями в средний палеолит… Эта эпоха является, по-видимому, и ключом к глубинным мотивам мифотворчества.

Наконец, примерно за 35 тыс. лет до н. э. наступает эпоха верхнего палеолита с распространением хорошо обработанных каменных орудий. Охота, рыболовство и собирательство достигают расцвета. Антропологи по костным остаткам констатируют существование в это время уже прямых наших предков: Homo sapiens – человека разумного. Это кроманьонец. Именно в верхнем палеолите происходит разделение человечества на расы; в биологическом отношении событие совершенно незначительное.

Людям эпохи палеолита приходилось туго в условиях периодических оледенений. Они обживали гроты, на стенах которых оставили много рисунков. Решающим доказательством подлинности и древности рисунков являются изображения мамонтов, диких лошадей и других исчезнувших животных, которые знакомы нам лишь по моделям палеонтологов; пещерные художники рисовали их с натуры.

Обширные оледенения способствовали перемещениям верхнепалеолитического человека на большие расстояния. Ледовый щит, будто огромный лишай на макушке Земли, покрывал ее северное полушарие не только вблизи полюса, как в наши дни, а гораздо дальше от полюса – до средних широт. Гигантская наледь представляла собой единый «материк», за которым в научной литературе укрепилось название Арктиды. Арктида охватывала Европу, Азию и Северную Америку, так что древнейшему человеку не было нужды предпринимать трудоемкие плавания по океану, – он мог перешагнуть из Африки и Евразии в Америку посуху. Последний ледниковый период начался за 100 тыс. и кончился за 10 тыс. лет до н. э.

Переселения верхнепалеолитического человека требовали умения ориентироваться во времени и в пространстве. Это стимулировало астрономические наблюдения, которые находят отражение в рисунках на стенах пещер и гротов. Среди рисунков встречаются фазы Луны и ряды по 28-29 зарубок. Они расшифровываются как результаты наблюдений за продолжительностью лунного месяца. Изредка попадаются также изображения звезд.

Возраст этого рисунка красной охрой на стене пещеры Абрис-де-лас-Виньяс (Испания) оценивается примерно в 10 тыс. лет. Высказывается предположение, что 30 знаков, окружающих фигуру человека или бога, запечатлели смену лунных фаз

Примерно за 10 тыс. лет до н. э. с наступлением современного межледникового периода верхний палеолит на Ближнем Востоке уступил место среднекаменному веку – мезолиту. Благодаря начаткам земледелия здесь появляется такое совершенное каменное орудие, как жатвенный нож из костяной рукоятки с вставными тонкими кремневыми лезвиями. До изобретения письменности остается еще несколько тысячелетий, но человек уже приручил собаку. Она становится другом охотников. Принято считать, что охотники из района современного Курдистана на Иранском нагорье становятся первыми в мире пастухами, которые перегоняют стада с пастбища на пастбище, ориентируясь по звездам. Скорее всего, именно они или их соседи выделили впоследствии на небесном своде знаки зодиака.

За 8 тыс. лет до н. э. на Древнем Востоке наступает новокаменный век – неолит. В этот период происходит – первая в истории человечества революционная перестройка экономики. От охоты, рыболовства и собирательства человек переходит к земледелию и скотоводству. Если раньше он полностью зависел от удачи, от слепого стечения обстоятельств, то теперь – хотя еще и в очень небольшой мере – он сам контролирует запасы пищи. Уже в VI-V тысячелетиях в Малой Азии, Сахаре, Аравии появляются наскальные изображения домашнего скота.

Переход от экономики присваивающей к экономике производящей принято называть неолитической революцией. Образно говоря, в этот период человек – творение природы – стал человеком-творцом. Прямым следствием неолитической революции явилось резкое увеличение народонаселения: если в течение десятков предшествующих тысячелетий темпы роста народонаселения оставались низкими, то за одно тысячелетие после неолитической революции население Земли возросло более чем в 16 раз, достигнув 80 миллионов человек.

В неолите люди учатся лепить и обжигать глиняную посуду (VII тысячелетие до н. э.), прясть лен и ткать на простейшем ручном ткацком станке (VI тысячелетие до н. э.). В VI тысячелетии до н. э. в горных районах Передней Азии и в предгорной полосе люди освоили самородную медь: этот металл и его сплавы первыми потеснили камень в быту человека. Люди пробуют обрабатывать на огне железо.

На исходе неолитической революции произошло первое великое общественное разделение труда: выделение из массы земледельцев и скотоводов пастушеских племен. С появлением металлов стало возможным второе великое общественное разделение труда – отделение ремесла от земледелия. В VI-III тысячелетиях до н. э. возникают города. С ростом излишков труда выделялись классы и возникали государства. Так обитатели полосы сухих субтропиков северного полушария Земли между IX и IV тысячелетиями до н. э. намного обогнали своих современников из расположенных севернее лесов и южнее джунглей. С IV тысячелетия до н. э. берет начало история древнейших рабовладельческих цивилизаций.

В условиях резко усложнившейся хозяйственной жизни, которая требовала учета и сохранения полученных сведений, на рубеже IV и III тысячелетий до н. э. в Нижней Месопотамии возникла иероглифическая письменность. В середине III тысячелетия там же, в Шумере, складывается алфавитно-слоговая письменность современного типа.

Наследником древнейших цивилизаций по берегам великих рек стал античный мир. Благодаря его посредничеству ряд элементов знаний, верований, привычек, обрядов Древнего Востока проник в последующем в Европу и сохранился поныне.

Спор о начале науки

Данные по истории астрономии восходят к палеолиту. И они заставляют нас всерьез задуматься над философской проблемой: где, когда и при каких обстоятельствах родилась наука? В сущности проблем не одна, а сразу две, поскольку ответить на поставленный вопрос можно лишь попутно дав ответ и на второй: что такое наука?

Находятся исследователи, которые без тени сомнения относят рождение науки к XIX в. Они исходят из предпосылки, что подлинная наука – это многолюдные лаборатории, дорогостоящие установки, короче, все те приметы научной деятельности, которые характерны для современности, когда наука заняла столь заметное место в жизни общества. Предшествующие достижения в познании окружающего мира эти авторы не берут в расчет и не включают в понятие науки. Для них то лишь разведка, пролог к величественной картине настоящей Большой Науки, которая продолжает набирать силу на наших глазах.

Спору нет, значение современной науки и темпы ее роста не знают аналогов в прошлом. Наука коренным образом преобразила повседневную жизнь. Но как же все-таки исключить из числа подлинных ученых Ньютона, Коперника, Евклида?

Да, конечно, – вступают в полемику другие, – ограничивать рождение науки XIX в. опрометчиво. Наука родилась раньше – в XVII в., когда в арсенал естествоиспытателя прочно вошли количественный эксперимент и математизация. В тот период ученые перестали пассивно наблюдать Природу. Они стали сами подбирать необходимые условия и активно искать ответы на волнующие их конкретные вопросы в специально спланированных экспериментах. Они перестали уповать на словесные описания – вместо латыни языком науки стала математика. Вот рубеж, который по справедливости следует принять за рождение современной науки!

Однако и с этими утверждениями нетрудно поспорить: вновь остается открытым вопрос с принадлежностью к науке Коперника, Евклида, сотен других корифеев древнего мира.

Тон дискуссии о происхождении науки сегодня задают те, которые относят ее рождение к еще более глубокой древности, чем XVII в. На рубеже XVI и XVII вв., говорят они, наука вступила в очередной важный этап своего развития. Но родилась она гораздо раньше. Рождением своим наука обязана классической Греции периода расцвета демократии (VII-VI вв. до н. э.). Именно в Греции в этот период появились любители мудрости, которые стали специально заниматься наукой – философы. И тогда же почерпнутые из практики ростки знаний были объединены в первые теории. Но в этом случае невольно напрашивается вывод, что наука – греческое чудо, и она присуща лишь могучему «греческому духу». И в дальнейшем ее, будто цветок, пересаживали на почву других стран? А как же относиться к знаниям, добытым ранее в Месопотамии, в Древней Индии, в Древнем Китае?

Попытаемся подойти к проблеме с другого конца и определить, что представляет собой наука. Разумеется, наука – это знания. Но, как известно, человек знающий далеко не всегда заслуживает права называться ученым. Знания – необходимый элемент науки, но они не исчерпывают этого понятия. Как образно сказано в одном труде, наука – не только, так сказать, «совокупность плодов древа познания, но и само дерево, на котором они произрастают».

Да, для науки характерно приобретение новых и, по возможности, истинных знаний. Но мы ясно отдаем себе отчет, что очень многие из родившихся сегодня научных идей не выдержат испытания временем. Они окажутся ошибочными либо, в лучшем случае, применимыми в ограниченных случаях. Это совершенно закономерный для науки процесс: отмирание одних идей и появление им на смену других. Значит, наука оперирует не только с истинными знаниями. Вполне научное утверждение впоследствии не во всех случаях оказывается утверждением истинным. Это дает нам повод не судить слишком строго древних за их заблуждения.

Перебирая один за другим признаки науки в поисках того ведущего признака, который мог бы послужить ее главной характеристикой, мы рано или поздно придем к заключению: главное состоит в том, что наука представляет собой особый вид человеческой деятельности. Она действительно нацелена на приобретение знаний. Но суть-то состоит в том, что наука – система исследовательской деятельности человеческого общества, обладающая своим собственным особым методом. И только метод дает гарантию в том, что наука ведет в конечном счете не к фантазиям и заблуждениям, а к прогрессирующему познанию объективной реальности.

В чем заключается научный метод? В основе его лежит убежденность, что окружающий мир можно познать, и познать силами человеческого разума, без вмешательства потусторонних сил. Научный метод предполагает использование обобщенного коллективного опыта людей, т. е. сведений, не зависящих от конкретной личности. Научный метод предполагает обязательную проверку полученных результатов на практике. Данные, добытые наукой, имеют значение не для отдельной личности, а для всего общества.

Проблема, которую мы здесь обсуждаем, конечно, чрезвычайно сложна. Всмотритесь в фигуру египетского жреца, который следит за предутренним появлением на небосклоне звезды Сотне для определения времени разлива Нила. Кто он: религиозный догматик или ученый? Ведь он отправляет религиозную функцию лишь до тех пор, пока он подтверждает истины, унаследованные от предшествующих поколений. Но вот он обнаруживает ошибочность египетского календаря. И если только он не умалчивает об этом, если он решается поставить под сомнение мудрость предков, он попадает в число еретиков, но исполняет обязанности истинного ученого.

Еще более колоритную фигуру представляет собой шаман. Кто он – исследователь или жрец? На наш взгляд, ответ не может быть однозначен, ибо он целиком зависит от отношения шамана к своим обязанностям: он может функционировать и как тонкий целитель, и как религиозный шарлатан. Важно, что и в этом случае водораздел можно провести лишь по функциональному, методическому, а не по какому-либо иному признаку.

Нас не должно смущать, что говоря о древности, мы сплошь да рядом упоминаем монахов да жрецов. Наукой и религией в давние эпохи в силу очевидных причин могли заниматься одни и те же люди, однако острота возникавших между наукой и религией конфликтов от этого ничуть не снижалась. Достаточно вспомнить многие эпизоды вплоть до сожжения монаха (и великого ученого!) Джордано Бруно.

Итак, мы распознаем науку по методу изучения окружающего мира. А изучение это может быть отнюдь не только научным. Возможно, например, изучение мира художественное, возможно и религиозное. Но наука —вид человеческой деятельности, который благодаря своей рациональности систематически укрепляет положение человека в Природе.

Как только мы встали на изложенную позицию, мы тотчас усомнимся, будто наука возникла впервые в Древней Греции. Нет, мыслители Древней Греции сумели высветить содержание отдельных научных результатов, дать им философское обобщение. Но в силу социально-исторической необходимости частные науки, прежде всего, астрономия, должны были возникнуть гораздо раньше. Где именно и когда? Везде и повсюду, где формировался человек.

Снова и снова повторим: человека создал труд. Но ведь труд – это сознательная, целенаправленная деятельность. Он постоянно совершенствуется, т. е. постоянно приводится в соответствие с меняющимися условиями среды обитания. Деятельность муравья, бобра и даже человекообразной обезьяны трудом не назовешь. Ими руководит инстинкт. Трудиться начал только человек. Сознательный, целенаправленный труд первобытного человека предопределил и необходимость в познании условий среды его обитания, т. е. окружающей человека Природы. Научное познание возникло не из пустого любопытства и не от врожденной человеческой любознательности. Оно проистекало от жестокой необходимости и шло рука об руку со становлением человеческого общества. Так что же, наука возникла вместе с человеком? Нет, такой ответ был бы чересчур поспешен.

Мы ведь подчеркивали, что существование науки предполагает существование вполне определенного – пусть и небольшого по современным меркам – запаса знаний. Таким запасом в период своего рождения человечество, конечно, еще не обладало. Но есть ли в истории рода человеческого эпоха, когда наличие такого запаса знаний выявилось и подтвердилось реальными событиями? Конечно, есть. Это – неолитическая революция!

Разве не был подлинно научными знаниями тот их запас, который привел к одомашниванию животных и возделыванию злаков? Эти знания заметно возвышались над обыденными знаниями эпохи и стали фундаментом первой социальной революции в истории человечества.

Итак, с первых же шагов по Земле первобытный человек-труженик столкнулся с необходимостью познания окружающего его мира. Он по крупицам накапливал конкретные знания, которые отнюдь не были еще религиозными, ибо религия – продукт достаточно высокого уровня обобщения достигнутого. Первые знания первобытного человека были еще всего-навсего научными знаниями по частным вопросам. Но науки еще не было, покуда эти знания не сформировались в некоторую первичную систему. И лишь в ходе неолитической революции эта первичная система реализовалась в коренном преобразовании производительных сил общества. До неолитической революции был этап протонауки, после нее мы вправе считать древнее общество обладателем настоящей науки.

Изложенную точку зрения разделяют далеко не все. В этом направлении предстоит еще большая исследовательская работа. Однако отправная точка поисков наверняка останется без изменения. Говоря словами Ф. Энгельса, «уже с самого начала возникновение и развитие наук обусловлено производством»[7]. Науку, тем самым, правомерно уподобить плющу, который устремляется вверх, лишь обвиваясь около какой-нибудь опоры. Конечно, наука растет самостоятельно и имеет свои собственные законы развития. Вместе с тем, ее взлет бывает особенно стремительным лишь тогда, когда она опирается на практические запросы жизни. Требования жизни служат науке той направляющей опорой, которая всегда поддерживает ее развитие.

Наследие Вавилона

Подобно тому как придирчивый художник, камешек к камешку подбирает величественное мозаичное панно, так по отдельным находкам, по разрозненным фактам восстанавливают вдумчивые историки цельную картину развития астрономических знаний на протяжении минувших веков. Благодаря расшифровке древних текстов, из анализа особенностей архитектурных памятников и в результате археологических раскопок мы узнаем об астрономических инструментах древности, о способах наблюдений небесных тел, о появлении новых научных идей.

За много столетий до нашей эры на Востоке, в верховьях рек Тигра и Евфрата – неподалеку от Ассирии и Вавилона – укрепилось могущественное Урарту. Столица царства – «орлиное гнездо» урартов – находилась у озера Ван, на территории современной Турции. А северные рубежи страны, охраняемые гарнизонами многочисленных урартских крепостей, проходили в Закавказье, на территории Советской Армении. Здесь, на берегах Занги, «для устрашения вражеских стран» заложил правитель урартов Аргишти I крепость Эребуни – пограничную крепость, которая дала начало современной столице Армении – Еревану.

До последнего времени Урарту считалось самым древним из государств, возникших некогда на территории нашей Родины. Лишь недавно на холме Мецамор в 30 км от Еревана армянским археологам удалось обнаружить следы еще более древней культуры. Ниже фундаментов урартских построек археологи открыли центр развитого металлургического производства, возраст которого оценивается в три тысячи лет. А нижние слои мецаморской культуры имеют возраст до пяти тысяч лет.

В ходе дальнейших поисков археологи обратили внимание на группу ступенек и площадок, высеченных в скале всего в 200 м от древних плавилен. Один из руководителей раскопок привлек к работе молодого астронома – сотрудницу Бюраканской обсерватории Э. С. Парсамян. И чутье астронома тотчас подсказало ей обратить внимание на три «наблюдательные площадки». Все они ориентированы по странам света. На одной из площадок высечены символы звезд. На другой обнаружены ориентирные линии, отмечающие направления на юг, восток и север. Вполне возможно, что такой выдолбленный в камне «угломерный инструмент» служил предкам урартов для самых ранних, простейших астрономических измерений.

На территории Армении найдено также несколько наскальных рисунков, которые расшифровываются как изображения звезд. По мнению специалистов, возраст этих рисунков составляет более трех тысячелетий.

Среди сокровищ лучших музеев мира хранятся невзрачные глиняные черепки – осколки великих «халдейских таблиц». Они содержат детальные сведения о движении по небосводу Луны и ярких планет. Сотни лет, совершенствуясь в своем искусстве, вели тщательные астрономические наблюдения халдейские жрецы. Молва об их многогранных астрономических знаниях разнеслась по всему древнему миру.

Достоверные данные о достижениях вавилонской астрономии были получены современной наукой, как водится, довольно неожиданно.

В XIX в. в связи с изучением ассирийского эпоса – поэмы о Гильгамеше среди ученых возник спор, получивший в немецкой литературе название «Бибель унд Бабель» – «Библия и Вавилон». Ученые спорили о происхождении Библии, многие эпизоды которой перекликаются с поэмой о Гильгамеше. Поскольку такой вопрос близко затрагивал интересы католической религии, несколько ученых-иезуитов принялись исподволь изучать все имеющиеся материалы о Вавилоне. Среди прочего они копировали многочисленные глиняные таблички, пылившиеся тогда в запасниках музеев без всякого применения.

Дотошные иезуиты старались вникнуть в сущность клинописного письма. Мало-помалу клинопись действительно стала поддаваться расшифровке. Каково же было изумление всего мира, когда многие из табличек оказались глиняными страницами пространных астрономических трактатов.

Наука вавилонян ведет родословную от шумеров, – древнейших обитателей плодородной долины между низовьями Тигра и Евфрата. Богатый край не раз становился добычей соседних кочевых племен. Смешавшись с прежним населением и во многих отношениях переняв высокую шумеро-аккадскую культуру, завоеватели-халдеи создали здесь крупное рабовладельческое государство со столицей в Вавилоне.

Вавилония неоднократно воевала с Ассирией, воинственной страной, расположенной выше по течению Тигра и Евфрата. Войны эти попеременно завершались либо безжалостным разорением Вавилона, либо разрушением Ниневии, столицы Ассирии.

Значительного расцвета Вавилония достигла в VI в. до н. э. Царь Навуходоносор II застраивает столицу трехэтажными и четырехэтажными домами. Город пересекают широкие прямые улицы. Тройное кольцо высоких кирпичных стен общей протяженностью свыше десятка км защищает Вавилон от внезапного вторжения врагов. Стены укреплены 600 зубчатыми башнями. Кованые медные ворота готовы преградить доступ в столицу в минуты опасности. Город окружен системой каналов. Гидротехнические сооружения включают колодцы и коллекторы, водопровод построен с использованием керамических труб.

Многоязычный Вавилон восхищал путешественников величием и богатством. Башни при въезде в город сверкали цветной глазурованной облицовкой с рельефными изображениями быков, единорогов и драконов. Издали приковывали внимание взметнувшиеся в небо 90-метровая «Вавилонская башня» и дворец Навуходоносора. Во дворце, несмотря на палящий зной, шумели вечнозеленые «висячие сады» – диковинное инженерное сооружение, включенное в число семи чудес древнего мира.

В тени «висячих садов» Вавилона, смертельно больной, провел последние дни жизни Александр Македонский.

Библия содержит рассказ о том, как в окруженном персами Вавилоне предавался оргиям в ожидании чуда, которое могло бы спасти его, царь Валтасар. «В тот самый час вышли персты руки человеческой, – повествует Библия, – и писали против лампады на извести стены чертога царского, и царь видел кисть руки, которая писала… И вот, что начертано: „Мене, мене, текел, упарсин!“ — (Сосчитано, взвешено, разделено!). В ту же ночь Валтасар был убит».

Вавилон пал. Безжалостное время повергло в прах сложенные из необожженного кирпича крепостные стены Вавилона, обратило в руины его дворцы и храмы. Они расположены менее чем в 100 км от столицы современного Ирака города Багдада. В наши дни правительство Иракской Республики предпринимает решительные шаги для воскрешения бесценных архитектурных ансамблей Вавилона. К 1975 г. было завершено восстановление в первозданном виде храма богини Нинмах. Начались работы по реконструкции храма богини Иштар. Для реставрационных работ, как и тысячелетия назад, специально приготавливались кирпичи из необожженной глины. Лишь гигантскую Вавилонскую башню предполагали построить в прежнем виде с применением современных стальных и бетонных конструкций.

Осуществлению планов воссоздания Вавилона помешала затяжная кровопролитная война между соседними странами Ираном и Ираком. На реставрацию Вавилона уйдет, по-видимому, не одно десятилетие. Воспрянув от летаргического сна «Врата бога»[8] – один из древнейших городов мира, который уже пять тысячелетий назад знал письменность и дал начало нашей современной культуре, вновь будет притягивать к себе любознательных путешественников со всех частей света.

Возведение сложных инженерных сооружений и создание разветвленных ирригационных систем Вавилона требовало от халдеев незаурядных знаний. Писцы и жрецы – опора правителей, избранная каста аристократов, хранители мудрости предков, наиболее образованные люди в государстве – неуклонно занимались математикой и астрономией.

В звучных стихах русского поэта Максимилиана Волошина встают перед нашими глазами образы древних мудрецов с их учением о хрустальном куполе неба, с их армиллярными сферами – угломерными инструментами из нескольких вложенных друг в друга металлических колец, представляющих как бы материальное воплощение вращающихся хрустальных небесных сфер:

… Кишело небо звездными зверьми
Над храмами с крылатыми быками.
Стремилось Солнце огненной стезей
По колеям ристалищ Зодиака.
Хрустальные вращались небеса,
И напрягались бронзовые дуги,
И двигались по сложным ободам
Одна в другую вставленные сферы…

(Из цикла «Путями Каина», 1923)

Трудно поверить, что в обычной московской школе меня в свое время обучали шестидесятеричной вавилонской системе счета. Однако, уверяю вас, это было действительно так. И многие из вас тоже уже успели овладеть этой странной системой. Ведь именно они, вавилонские мудрецы, разделили окружность на 360°. Такое деление появилось в результате тщательных наблюдений за перемещением по небу Солнца.

Смещение Солнца на величину его диска, т. е. угол, под которым были бы видны два сложенных рядом солнечных диска, вавилоняне рассматривали как «один шаг Солнца». Придавая движению Солнца по небу высший смысл, они выделили «шаг Солнца» в качестве основной единицы измерения углов. В дни равноденствия Солнце описывает по небу полуокружность, и в ней укладывается 180 «солнечных шагов». В целой же окружности укладывается 360 «солнечных шагов».

По вавилонской системе счета целое делится на 60 частей. Деление градуса на 60 минут, а минуты на 60 секунд – это и есть применение на практике вавилонской шестидесятиричной системы счета.

Вавилонские ученые, по-видимому, первыми из ученых древности отчетливо поняли, что явления природы, подчиняющиеся определенным закономерностям, можно описывать числами. Они первыми, проникая в тайны окружающего мира, взяли на вооружение число и меру.

Впрочем, использование числа и меры как метода научного познания природы привело вскоре к неожиданным мистическим последствиям. У вавилонян на протяжении веков зрела мысль, что числа являются сокровенной сущностью вещей, что именно числа управляют миром. Всевозможные математические выкладки стали выполняться в магических целях. Появляются живущие до сих пор представления о «счастливых» и «несчастливых» числах.

Подобные взгляды, зародившись в Вавилонии, перекочевали в Грецию, где нашли наиболее яркое воплощение в творчестве Пифагора и его учеников. Добившись выдающихся научных результатов, сделав ряд крупных математических открытий, Пифагор окончательно уверился во всемогуществе чисел. Он стал придавать числам тайное значение, видел в каждом числе выражение скрытых предначертаний судьбы. Пифагорейцы переводили в числа имена людей, их личные качества, клялись «священными» числами.

В дальнейшем подобные взгляды проникли в Рим, а оттуда рассеялись по всем странам средневекового мира.

Числовая мистика, ведущая начало от вавилонских мудрецов, нашла отражение в древнейших религиозных текстах, особенно в одной из библейских книг, носящей название Апокалипсиса. Часты отголоски ее в художественной литературе. Прекрасно удалось передать чувство безысходности, мистическую веру в жуткое, необоримое могущество чисел поэту Велимиру Хлебникову

… Походы мрачные пехот,
Копьем убийство короля,
Послушны числам, как заход,
Дождь звезд и синие поля.
Года войны, ковры чуме
Сложил и вычел я в уме.
И уважение к числу
Растет, ручьи ведя к руслу…

(«Гибель Атлантиды», 1912)

Астрономия, наряду с математическими исследованиями, планиметрией и стереометрией, достигла в Вавилоне значительного развития. Обсерваториями для вавилонских жрецов, скорее всего, служили храмы. Наблюдения превращались в ритуальные религиозные церемонии. Методы астрономических измерений и их результаты сохранялись в строжайшей тайне.

К началу нашей эры Вавилон утрачивает свое значение торгового центра. Но его давние научные традиции продолжают жить еще долго. Именно к этому периоду заката великого города и относится составление знаменитых вавилонских таблиц.

Все таблицы начинаются одними и теми же словами: «…Во имя бога Бела и богини Белтис, моей госпожи, предзнаменование…». Таблицы действительно содержат «предзнаменования» – подробные и довольно точные расчеты положений Луны и планет. В лунных таблицах указываются время и место появления первого серпа и время полнолуния. Таблицы сложны, и расшифровать их в XIX в. стоило огромных усилий.

Вавилонские жрецы уделяли пристальное внимание изучению движения Луны и особенностей смены лунных фаз; они достигли в этом большого совершенства. Лунные таблицы содержат также «расписание» затмений. Планетные таблицы дают представление о видимости планет. Вавилонские таблицы составляли огромные библиотеки глиняных табличек. Эти таблички, наравне с драгоценностями, хранились в храмах.

Не только древний восток

Долгое время история как наука страдала хроническим «европоцентризмом». Вся история человечества рисовалась лишь как история цивилизации европейского типа. Между тем, огромный вклад в сокровищницу общечеловеческой культуры был внесен цивилизациями других континентов. Беда, что к настоящему времени изучение прошлого многих народов значительно отстает от уровня изученности предшественников европейской цивилизации, и мы зачастую не имеем достаточно данных для обоснованных суждений.

Храм Каракол в древнем городе Чичен-Ица. Из помещений в этой башне регулярно велись астрономические наблюдения

Огромное развитие получила астрономия у коренных жителей американского континента – майя, инков, ацтеков. Храмы ацтеков, опустошенные нашествиями испанских и португальских конкистадоров, доныне хранят многие тайны этой погибшей цивилизации. Большой интерес ученых разных стран вызывают каменные календари ацтеков. Так же как и вавилонские таблицы, они свидетельствуют о виртуозном мастерстве, с которым древним жрецам-наблюдателям удавалось измерять и вычислять положения планет.

Есть интересный факт, который заслуживает специального упоминания. Живя близко к экватору, древние народы Мезоамерики оценивали движение Солнца по небосводу совершенно не так, как это было в умеренных широтах Евразии и Африки. В Мезоамерике не возникло пояса зодиакальных созвездий, а времена года фиксировались по уклонению Солнца в полдень от зенита. Этой цели служили обнаруженные недавно специальные сооружения.

Стоунхендж, примитивный угломерный инструмент Мецамора, вавилонские таблицы, каменные календари ацтеков – их разделяют века и тысячи километров. Но эти памятники давно исчезнувших культур роднит главное: они служили для изучения перемещений по небосклону ярких светил. Они рассказывают нам о первых шагах науки астрономии.

В засушливой Вавилонии и суровой Британии, на Армянском нагорье и в лесах Мексики человек вел тяжелую борьбу за право выжить – с голодом, с эпидемиями, с нашествиями иноплеменных захватчиков. Люди выращивали скот. Люди строили жилища и возделывали землю. Плодородная земля доставляла им продукты питания. Но взоры людей в решающие минуты жизни неизменно обращались к небу. Именно небо посылало благословенный дождь и гибельный ураган. С неба исходили свет и тепло. В небе грохотал гром и метались молнии. Небо служило жилищем богов. Казалось, что изучение звезд рано или поздно приведет к раскрытию всех тайн мира. И ради этого стоило напрягать все физические и духовные силы.

Так, у колыбели астрономии, определились два важнейших стимула для ее развития. Во-первых, астрономические измерения были необходимы для практики. По Солнцу, Луне и звездам ориентировались при длительных путешествиях. По Солнцу, Луне и звездам вели счет времени. Во-вторых, астрономические измерения ложились в фундамент системы идейно-теоретических взглядов общества, формировали мировоззрение людей древнего мира. Наука и религия, подлинные знания и причудливые суеверия шли в ту пору рука об руку, сливались в неделимое целое. В этих условиях древняя астрономия – наука, казалось бы, совершенно неземная – тысячелетиями служила самым что ни на есть земным целям. Она служила опорой могущества властителей мира: царей, халифов, фараонов.

Navigare necesse est

Начнем с главного – с тех постоянных практических нужд, которые заставляли людей древнего мира из поколения в поколение следить за полной звезд бездной ночного неба.

Человек, за редчайшими исключениями, проводит свою сознательную жизнь в кругу других людей. Кто бы он ни был – юноша или умудренный опытом старец, гладиатор или патриций, землепашец или полководец, каждый человек ощущает себя частицей какой-то ячейки общества, членом какого-то коллектива. Точно так же и коллектив людей – будь то рабочие одного цеха или ученики одного класса, жители небольшого селения или граждане могущественного древнего города-государства, любой коллектив постоянно живет в контакте с другими подобными коллективами: они делятся опытом, обмениваются плодами своего труда, соревнуются или, наоборот, враждуют между собой.

Целые народы тоже поддерживают связи с далекими и близкими соседями. Все такие связи – главное условие развития человеческой цивилизации. Они необходимы людям. Они всегда были и всегда будут. И длительные путешествия ученых, и торговля, и поездки послов «к соседям в чуждые пределы» приобретали огромное значение для каждого народа уже на самых ранних этапах его истории. Однако спешит ли посольство из Вавилона в Мемфис, тянется ли по великому шелковому пути торговый караван, или ведет несметную армию на покорение Аттики воинственный царь Дарий, – кто укажет им путь среди бескрайних необжитых просторов степей и пустынь?

Предельно остро такая проблема встает перед мореходами. Тают в дымке очертания родных берегов. Море, море и только море обступает смельчаков со всех сторон. Здесь нет вообще никаких земных ориентиров. И тем не менее, как любили говорить в Древнем Риме, navigare necesse est – вести корабль необходимо.

Опыт и накопленные поколениями астрономические знания должны помочь успеху плавания. Словно дорожные знаки на безлюдных морских перекрестках, Солнце, Луна и «путеводные звезды» выведут отважных мореходов к намеченной цели.

Гомер описывает плавание Одиссея. Искусный кормчий, твердо правя рулем, внимательно следит Одиссей за восходами и заходами светил:

… Зорко Плеяд наблюдал он и поздний заход Волопаса,
Также Медведицу – ту, что иначе зовут Колесницей,
С нею Каллипсо, богиня богинь, Одиссею велела
Путь соглашать свой, ее оставляя по левую руку…

Именно так, «соглашая свой путь» со звездами, оставляя их то по левую, то по правую руку, бороздили Средиземноморье финикийцы и греки, египтяне и ромеи. Но для этой цели им необходимо было сначала разобраться в особенностях видимого перемещения всего звездного свода.

Вследствие вращения Земли ночное небо, словно гигантский купол с нарисованными на нем причудливыми узорами созвездий, медленно вращается вокруг воображаемой неподвижной оси. Эта ось называется осью мира. Смещения звезд за короткие промежутки времени на глаз незаметны. Но если сравнивать их последовательные положения хотя бы через 20-30 мин, то вращение небесного свода становится совершенно очевидным.

Поскольку видимое вращение небесного свода вызвано на деле суточным вращением Земли, то ось мира для наблюдателя в любой точке поверхности всегда остается параллельной оси вращения Земли.

На небе можно отыскать как бы два «конца» воображаемой оси мира – те две неподвижные точки, вокруг которых и вращаются все звезды. Одна из этих точек видна лишь в северном полушарии Земли и зовется северным полюсом мира. Другая неподвижная точка видна только в южном полушарии. Она называется южным полюсом мира. Вблизи от южного полюса мира никаких ярких звезд нет. Поэтому найти его положение на небе неопытному наблюдателю затруднительно. А вблизи от северного полюса мира заметная звезда оказалась. Ее назвали Полярной звездой.

Итак, представим себе древнего исследователя, наблюдающего за звездным небом в средних широтах северного полушария Земли.

Часть звезд – те из них, которые находятся высоко над головой поблизости от Полярной, – видны на небе в любую ясную ночь. Они кружатся по небу, но никогда не заходят за горизонт. Это так называемые, незаходящие звезды. Однако большинство звезд, подобно Солнцу, восходит и заходит.

Наблюдаемое движение светил по небесной сфере в течение суток

Звезды восходят в восточной стороне горизонта. Затем они медленно поднимаются все выше и выше. В некоторой точке они достигают максимальной высоты над горизонтом, после чего начинают столь же медленно спускаться вниз.

В положенное время – вследствие того же вращения всего небесного свода – из-под горизонта появляется Солнце. Наступает утро. Толща земной атмосферы рассеивает солнечные лучи, и небо становится голубым. Свет звезд теряется на ярком фоне дневного неба. Но вращение небесного свода, естественно, продолжается. Мы видим, как движется Солнце; другие звезды также продолжают восходить и заходить, только днем эти явления невооруженным глазом не наблюдаются.

Поведение Солнца в его суточном вращении в точности повторяет поведение звезд. Вставая утром, Солнце начинает набирать высоту. В истинный полдень высота его максимальна, а во второй половине дня оно клонится все ниже и ниже к горизонту. Внимательный исследователь должен заметить, что и звезды, и Солнце достигают наибольшей высоты, проходя через одну и ту же воображаемую линию на небосводе. Пересечение этой воображаемой линии с линией горизонта с давних пор получило название точки юга. А прохождение светила через эту линию названо в астрономии верхней кульминацией светила.

Когда же звезды и Солнце проходят через противоположную часть этой линии, высота их минимальна; тогда они находятся в нижней кульминации. В средних широтах нижняя кульминация Солнца не видна, здесь в это время наступает ночь. Наблюдать ее можно лишь за полярным кругом во время полярного дня. Нижняя кульминация светил происходит в северной части неба. Точкой севера называют ту точку горизонта, которая противоположна точке юга.

Помимо суточного вращения вокруг собственной оси, Земля обращается еще вокруг Солнца. Один оборот по орбите вокруг Солнца она делает за год. Отражением годового движения Земли является так называемое собственное движение Солнца.

Мы все время подчеркиваем, что звездное небо вращается как единое целое, – как если бы созвездия были нарисованы на небесном своде. А положение Солнца, в отличие от положений звезд, не остается одним и тем же. Солнце переходит из одного созвездия в другое. Мы уже говорили, что созвездия, по которым движется Солнце, называются зодиакальными. Их 12, и в пределах каждого из зодиакальных созвездий Солнце находится в среднем по месяцу. Линия, по которой происходит видимое перемещение Солнца среди звезд, называется эклиптикой.

За год, двигаясь против часовой стрелки с запада на восток, Солнце совершает полный круг по зодиакальным созвездиям, и вся картина начинает повторяться в прежнем порядке.

Как следует из всего сказанного, видимые движения звезд и Солнца на небе несколько различаются. Звезды вращаются только вместе со всем небесным сводом. А Солнце не только изо дня в день вращается вместе со звездами, но одновременно еще и сдвигается относительно звезд с запада на восток.

Рассмотрим такой случай. Пусть в какой-то день центр Солнца в момент верхней кульминации точно совпадает с определенной звездой. Конечно, увидеть этого нельзя, поскольку, во-первых, из-за яркости неба звезды вблизи Солнца совершенно не видны, и, во-вторых, будучи гораздо ближе к Земле, чем звезды, Солнце попросту загораживает собой звезды. Однако мысленно представить себе всю эту картину можно.

Итак, пусть, для примера, центр Солнца в момент верхней кульминации совпадает со звездой Регул из созвездия Льва. Пройдет около 23 часов 56 минут, и, двигаясь по небу слева направо, с востока на запад, сделав один полный круг по небесной сфере, Регул вновь попадет в положение верхней кульминации. Но Солнце тем временем, двигаясь собственным движением, успеет отойти чуть влево, к востоку от того положения, которое оно занимало накануне. И верхняя кульминация Солнца произойдет примерно на 4 минуты позже верхней кульминации Регул а.

На следующий день Солнце отстанет от Регула уже на 8 минут, еще через день на 12, и разница с каждым днем будет накапливаться.

Но ведь распорядок жизни на Земле связан вовсе не с движением звезд, а с движением Солнца. От Солнца зависит смена дня и ночи. Основная природная единица времени – сутки. Сутками мы называем период одного оборота Солнца на небе, скажем, промежуток времени между его двумя последовательными верхними кульминациями, от полудня до полудня. Вот и получается, что для земного наблюдателя не Солнце опаздывает относительно звезд, а звезды торопятся, с каждым днем в своем вращении все больше и больше опережая Солнце. Ночь от ночи одна и та же звезда восходит раньше, раньше кульминирует и раньше заходит.

Выглядит это таким образом. Созвездие Ориона, например, в декабре восходит с вечера, кульминирует в полночь и заходит под утро. К февралю оно восходит уже на 4 часа раньше, когда Солнце еще не успело сесть. С наступлением сумерек мы застаем его в верхней кульминации, и к полуночи Орион заходит. А в апреле с наступлением сумерек Орион виден лишь очень низко на западе, – он сразу же заходит.

В следующие месяцы Орион все время оказывается на дневной стороне звездного неба, и наблюдать его вплоть до августа нельзя. В августе Орион встает утром, незадолго перед восходом Солнца. Наблюдать его в утренних сумерках можно лишь очень непродолжительное время. День ото дня Орион начинает восходить раньше и продолжительность его видимости неуклонно увеличивается. В октябре он восходит в полночь, а к декабрю, как мы уже описывали, восход Ориона приходится на вечер, и это красивейшее созвездие наблюдается всю ночь.

Вот мы и разобрались в простейших особенностях видимого перемещения звезд.

Незаходящие, околополярные звезды видны на небе на протяжении всего года. Для остальных звезд, которые восходят из-за горизонта и заходят за горизонт, в течение года чередуются периоды видимости и невидимости. В зависимости от времени года, на которое приходятся периоды их лучшей видимости, различаются созвездия весенние, летние, осенние и зимние. Орион – характерное зимнее созвездие.

Фотография области неба вблизи северного полюса мира сделана ночью неподвижным фотоаппаратом. Затвор аппарата оставался открытым около 3 ч. Звезды за это время, вращаясь вокруг полюса мира, оставили на фотопленке свои следы. Полярная звезда настолько близка к полюсу, что описывает при движении вокруг него совсем маленькую окружность. Воображаемые окружности, по которым происходит видимое суточное движение звезд на небосводе (на нашей фотографии запечатлелись части этих окружностей), носят название суточных параллелей

Теперь нам осталось разобраться в особенностях поведения Солнца при переходе от сезона к сезону.

Установим на штативе фотоаппарат и направим его ночью на область неба вблизи полюса мира. Оставим затвор фотоаппарата открытым в течение двух-трех часов. Вследствие своего движения звезды прочертят на фотопленке следы – это будут круги, по которым они вращаются вокруг полюса мира. Такие круги называются суточными параллелями звезд.

Суточные параллели, как они видны на фотографии, имеют общий центр – полюс мира. Это концентрические окружности. Любая звезда, независимо от того, видна она на небе или теряется в солнечных лучах, всегда движется только по своей суточной параллели – она всегда остается на одном и том же расстоянии от полюса мира.

Солнце ведет себя иначе. Эклиптика – дорога Солнца среди звезд, по которой оно перемещается в течение года, – наклонена по отношению к суточным параллелям. Летом Солнце забирается в самую высокую над нашим горизонтом часть эклиптики – подходит ближе всего к северному полюсу мира. Поэтому в высоких широтах северного полушария при суточном вращении всего небесного свода Солнце ведет себя как незаходящая звезда. Там начинается полярный день. А в средних широтах в этот период Солнце рано восходит и поздно заходит. Светлое время суток длится долго, ночь короткая.

Потом Солнце мало-помалу начинает спускаться по эклиптике все дальше и дальше от северного полюса мира. Наступает осень. В день осеннего равноденствия Солнце находится на равном расстоянии и от северного, и от южного полюса мира. В этот период продолжительность светлого и темного времени суток сравнивается.

Собственное движение Солнца среди звезд. Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора округленно на 23,5°. В середине лета в северном полушарии, в день летнего солнцестояния, Солнце находится на 23,5° выше плоскости небесного экватора. В дни весеннего и осеннего равноденствий оно пересекает небесный экватор. В день зимнего солнцестояния Солнце находится на 23,5° ниже небесного экватора

Зимой Солнце спускается в самую низкую по отношению к нам часть эклиптики. Поэтому в своем суточном вращении оно поздно восходит и рано заходит. А в высоких широтах северного полушария Земли его в такой период и вовсе не бывает видно, там наступает полярная ночь.

Наглядно представить себе видимые движения небесных светил довольно трудно. Но знать о них необходимо буквально каждому человеку – ведь у каждого может возникнуть нужда ориентироваться в незнакомой местности или на глаз сообразить по расположению светил, который в данный момент час.

В 1919 г. основателю Немецкого музея в Мюнхене пришла мысль о создании проекционного аппарата, с помощью которого на внутренней белой поверхности полусферического купола можно было бы наглядно воспроизводить вид звездного неба на разных широтах, его вращение, движения Солнца, Луны и планет. Первый такой аппарат – он получил название планетарий – вступил в строй в Немецком музее в 1923 г. Звездные «театры» с аппаратами для демонстрации небесных тел тоже стали именовать планетариями.

Вид искусственного звездного неба производит на зрителей яркое эмоциональное впечатление. Залы планетариев подходят не только для образовательных целей. Здесь читают лекции, любят выступать драматические актеры, танцоры, певцы.

В 1929 г. в числе первых планетариев мира открылся «звездный дом» в Москве. В. В. Маяковский откликнулся на это событие стихотворением «Пролетарка, пролетарий, заходите в планетарий». Сегодня в нашей стране насчитывается свыше 70 стационарных планетариев. Действуют небольшие аппараты в институтах и училищах.

Параллели и меридианы

В IV в. до н. э. величайший мыслитель древности Аристотель доказал, что наша планета имеет форму, очень близкую к форме шара.

Примерно в то же время, наблюдая во время путешествий в различных местах видимое движение звезд и Солнца, древние ученые установили для ориентировки на земной поверхности определенные условные линии.

Отправимся в мысленное путешествие по поверхности Земли. Положение над горизонтом воображаемой оси мира, вокруг которой происходит суточное вращение небесного свода, будет для нас все время меняться. В соответствии с этим будет меняться и картина движения звездного неба.

Поехав на север, мы увидим, что звезды в южной части неба поднимаются каждую ночь на меньшую высоту. А звезды в северной части – в нижней кульминации – имеют большую высоту. Двигаясь достаточно долго, мы попадем на Северный полюс. Здесь вообще ни одна звезда не поднимается и не опускается. Нам будет казаться, что все небо медленно кружится параллельно горизонту.

Древние путешественники не знали, что видимое движение звезд является отражением вращения Земли. И они не бывали на полюсе. Но им необходимо было иметь ориентир на земной поверхности. И они выбрали для этой цели легко определяемую по звездам линию север – юг. Эта линия получила название меридиана.

Меридианы можно проводить через любые точки на поверхности Земли. Множество меридианов образует систему воображаемых линий, соединяющих Северный и Южный полюсы Земли, которые удобно использовать для определения местоположения.

Примем один из меридианов за начальный. Положение любого другого меридиана в этом случае будет известно, если указано направление отсчета и задан двугранный угол между плоскостью искомого меридиана и плоскостью начального (нулевого) меридиана.

Положение нулевого меридиана на протяжении веков многократно менялось. В 1493 г., сразу же после первого плавания Колумба к берегам Вест-Индии, папа римский Александр VI поделил подлунный мир между Испанией и Португалией. Граница грядущих владений двух величайших морских держав рассекала Атлантический океан от полюса до полюса. И когда спустя десятилетия выяснились контуры земель Нового Света и далекие рубежи Азии, оказалось, что в западную, «испанскую» половину земного шара попала вся Америка, за исключением лишь ее бразильского выступа, а в восточную, «португальскую» половину угодили, помимо Бразилии, целиком Африка и Азия.

Такая линия отсчета долгот просуществовала около ста пятидесяти лет. В 1634 г. при кардинале Ришелье специальная комиссия французских эрудитов предложила провести нулевой меридиан ближе к Европе, но таким образом, чтобы вся территория Европы и Африки оказалась к востоку от него. Для этой цели нулевой меридиан провели через самую западную точку Старого Света – западную оконечность самого западного из архипелага Канарских островов – остров Ферро. В 1884 г. на астрономической конференции в Вашингтоне за начальный, отсчетный меридиан для земного шара был принят тот, который проходит через ось одного из телескопов Гринвичской обсерватории. Гринвичский меридиан в качестве нулевого сохраняется и поныне.

Угол, образованный каким-либо меридианом с начальным, называют долготой. Долгота, например, меридиана Москвы – 37° к востоку от Гринвича.

Чтобы отличить друг от друга точки, лежащие на одном и том же меридиане, пришлось ввести вторую географическую координату – широту. Широтой называют угол, который проведенная в данном месте поверхности Земли отвесная линия образует с плоскостью экватора.

Термины «долгота» и «широта» дошли до нас от древних мореходов, которые описывали длину и ширину Средиземного моря. Та координата, которая соответствовала измерениям длины Средиземного моря, стала долготой, а та, которая соответствовала ширине, стала современной широтой.

Нахождение широты, как и определение направления меридиана, тесно связано с движением звезд. Уже древние астрономы доказали, что высота полюса мира над горизонтом h в точности равна широте места φ.

Высота полюса мира над горизонтом h равна широте места наблюдений ф. Эта легко доказываемая геометрическая теорема с глубокой древности легла в основу методов определения географической широты

Предположим, что Земля имеет форму правильного шара, и рассечем ее по одному из меридианов, как показано на рисунке. Пусть на Северном полюсе стоит человек, изображенный на рисунке в виде светлой фигуры. Для него направление вверх, т. е. направление отвесной линии, совпадает с осью мира. Полюс мира находится у него прямо над головой. Высота полюса мира равна здесь 90°.

Так как видимое вращение звезд вокруг оси мира является отражением реального вращения Земли, то в любой точке Земли, как мы уже знаем, направление оси мира остается параллельным направлению оси вращения Земли. Направление же отвесной линии при переходе из точки в точку меняется.

Возьмем, например, другого человека (на рисунке темная фигура). Направление оси мира у него осталось таким же, как у первого. А направление отвесной линии изменилось. Поэтому высота полюса мира над горизонтом здесь не 90°, а значительно меньше.

Из простых геометрических соображений ясно, что высота полюса мира над горизонтом (на рисунке угол h) действительно равна широте (угол φ).

Линия, соединяющая точки с одинаковыми широтами, получила название параллели.

Меридианы и параллели образуют так называемую систему географических координат. Каждая точка на земной поверхности имеет вполне определенную долготу и широту. И наоборот, если известна широта и долгота, то можно построить одну параллель и один меридиан, в пересечении которых получится одна-единственная точка.

Понимание особенностей суточного движения звезд и введение системы географических координат позволили осуществить первое определение радиуса Земли. Оно было выполнено во второй половине III в. до н. э. известным математиком и географом Эратосфеном.

Принцип определения радиуса Земли. Коэффициент ρ в формуле служит для перехода от градусной меры к радианной.
Поскольку древние ученые для определения радиуса Земли, как правило, прибегали к измерениям дуги меридиана в 1 градус, за подобными работами укрепилось общее название градусных измерений

Принцип этого определения заключается в следующем. Пусть удалось измерить разность широт двух точек, лежащих на одном меридиане (см. рис.). Тем самым нам стал известен угол Δφ с вершиной в центре Земли, который соответствует дуге меридиана L на поверхности Земли. Если теперь удастся измерить также и дугу L, то мы получим сектор с известной длиной дуги и соответствующим ей центральным углом. На рисунке этот сектор показан отдельно. Путем несложных вычислений можно получить величину радиуса этого сектора, который и является радиусом Земли.

Эратосфен, грек по национальности, жил в богатом египетском городе Александрии. Он был человеком разносторонне образованным, его увлекали подчас очень далекие друг от друга области науки. Друзья в шутку прозвали Эратосфена на спортивный манер «пятиборцем»: его не смущали трудности и, словно спортсмен, принимающий участие в пяти разных видах соревнований, Эратосфен для решения интересующей его задачи всегда готов был ринуться в любую новую область знаний.

К югу от Александрии находился другой город – Сиена, который в наши дни называется Асуаном и где, как известно, с помощью Советского Союза сооружена знаменитая высотная плотина. Эратосфен знал, что Сиена обладает интересной особенностью. В полдень одного из июньских дней Солнце над Сиеной бывает настолько высоко, что его отражение видно на дне даже очень глубоких колодцев. Отсюда Эратосфен заключил, что высота Солнца в Сиене в этот день равна точно 90°. Кроме того, раз Сиена лежит строго к югу от Александрии, то они находятся на одном меридиане.

Для необычного измерения Эратосфен решил воспользоваться скафисом – чашеобразными солнечными часами со штырьком и делениями внутри них. Установленные вертикально, эти солнечные часы по тени от штырька дают возможность измерить высоту Солнца над горизонтом. И в полдень того самого дня, когда Солнце над Сиеной поднялось настолько высоко, что все предметы перестали отбрасывать тени, Эратосфен измерил его высоту на городской площади Александрии.

Солнце в Александрии, по измерениям Эратосфена, отстояло от зенита на 1/50 часть окружности. Стало быть, разность широт Александрии и Сиены в градусной мере составляет 7°12′.

Оставалось измерить расстояние между ними. Но как это сделать? Как измерить на поверхности Земли расстояние, равное в современных единицах примерно 800 км?

Трудности подобного предприятия были тогда буквально неисчислимы. Действительно, как изготовить такую гигантскую линейку, с помощью которой можно было бы произвести измерения? Как сделать, чтобы на протяжении 800 км эта линейка укладывалась строго по меридиану без всяких перекосов?

Но Эратрсфен недаром был выдающимся ученым. Его измерения высот Солнца отличались завидной точностью. Это легко проверить, поскольку он выполнял различные измерения. Так, например, он получил разность высот Солнца в одном и том же месте в день летнего и зимнего солнцестояний, равную 11/83 частей круга, т. е. 47°43′; эта величина равна удвоенному углу между небесным экватором и эклиптикой и, как нетрудно убедиться по современным справочникам, получена с очень небольшой погрешностью. Предусмотрел Эратосфен и необходимость как можно более точно знать расстояние между Александрией и Сиеной.

Александрия и Сиена лежат в плодородной долине Нила, там, где исстари искусные шагатели-бематисты проводили тщательное межевание земель. Там же из года в год вереница за вереницей двигались навстречу друг другу торговые караваны. Расстояние между Александрией и Сиеной было известно в эпоху Эратосфена, пожалуй, гораздо более точно, чем расстояние между любыми другими отдаленными пунктами античного мира: оно составляло 5 тыс. греческих стадиев. Эратосфен принял это расстояние за истинное и, использовав его, вычислил радиус Земли.

Какова длина греческого стадия в современных мерах? Этот вопрос до сих пор вызывает множество неясностей и кривотолков. Чтобы ответить на него, пришлось проштудировать все географические книги древних, в которых упоминаются расстояния одновременно и в греческих стадиях, и в хорошо известных нам римских милях. Неожиданную помощь оказали сохранившиеся армянские книги по географии VII в.; описанная в них система мер, как в зеркале, отразила систему мер античности. В результате всех изысканий было установлено, что длина стадия Эратосфена близка к 158,5 м.

Если сравнить найденную Эратосфеном величину радиуса Земли с современными данными, то получится, что он ошибся очень немного, меньше чем на 100 км. Этот результат оставался непревзойденным по точности вплоть до XVII в.

Так, с III в. до н. э., со времени Эратосфена, переплелись пути астрономии и геодезии – другой древней науки, изучающей форму и размеры как всей Земли в целом, так и отдельных ее частей.

Методы астрономических определений широт развивались и совершенствовались. Это было особенно важно, в частности, именно в связи с необходимостью более тщательного определения размера Земли. Ибо, начиная с того же Эратосфена, было уяснено, что задача определения размера Земли распадается на две части: астрономическую, т. е. определение разности широт, и геодезическую, т. е. определение длины дуги меридиана. Эратосфен сумел решить астрономическую часть задачи, и принципиально тем же путем шли многочисленные его последователи.

Мы еще будем иметь случай рассказать о более точных измерениях размера Земли, а пока, освоившись с определением широт, займемся делом значительно более сложным – определением географических долгот.

У каждого свое время

Картина ежедневного видимого перемещения Солнца по небосводу нам уже знакома и понятна. Солнце восходит, поднимается над горизонтом, достигает верхней кульминации, опускается и заходит. Счет времени в пределах суток у всех народов всегда был связан с этим видимым перемещением нашего главного светила. Солнце восходит – в данном месте наступает утро, Солнце клонится к горизонту – в данном месте близится вечер. Момент верхней кульминации Солнца – это истинная середина дня. Мы называем этот момент истинным местным полднем.

Такая картина наблюдается в любой точке земного шара. Где бы в средних широтах вы ни находились – в Москве, в Хабаровске или, допустим, в Рио-де-Жанейро, повсюду Солнце рано или поздно в своем суточном движении достигнет наибольшей высоты. Такой момент отметит истинную середину дня. Для данной точки земного шара это будет местный полдень.

Исключение составляют районы, прилегающие к Северному и Южному полюсам Земли; сущность видимого перемещения Солнца по небосводу там остается точно такой же, как и в любом другом месте, но внешне картина выглядит несколько иначе – в этих районах чередуются летний полярный день и зимняя полярная ночь. Чтобы излишне не усложнять объяснение, мы этих особенностей касаться в дальнейшем не будем.

Наступление местного полудня в различных точках поверхности Земли. Из этой схемы наглядно видно, что одно и то же местное время одновременно приходится только на один-единственный меридиан, а на различных меридианах земного шара местное время в один и тот же момент различно

Но оглянемся теперь на нашу Землю из глубины межпланетного пространства. Мы тотчас обнаружим, что полдень наступает в разных местах Земли отнюдь не в один и тот же момент времени. Одна половина планеты освещена Солнцем, а на другой половине земного шара Солнце вовсе не видно – там царит ночь. На освещенной половине Земли время суток в различных местах тоже различно. Вблизи одного края, где Солнце только что взошло, недавно наступило утро. А вблизи противоположной границы освещенной и темной частей Земли Солнце вот-вот скроется – там уже готовятся к приходу ночи.

Напрашивается важный выввод: часы, идущие по местному времени, которое можно определять и по движению Солнца, и по движению звезд, в различных частях земного шара одновременно показывают различное время. Местное время зависит от расположения точки наблюдения на земной поверхности.

Рассмотрим теперь такую геометрическую схему. Через три точки, как известно, всегда можно провести плоскость, и притом только одну. Представим себе плоскость, проходящую через оба полюса Земли, Северный и Южный, и через центр Солнца. Наша «солнечная» плоскость рассечет поверхность Земли по кругу. Поскольку в рассматриваемой плоскости лежат оба полюса Земли, то в ней же лежит и ось вращения Земли, а следовательно, круг, по которому наша плоскость рассекает поверхность Земли, есть не что иное, как плоскость одного из меридианов. Этот меридиан проходит как раз посередине освещенной Солнцем половины Земли. Только на этом меридиане – и нигде больше – наступил сейчас по местному времени истинный полдень.

Конечно же, в разных частях этого меридиана высота Солнца над горизонтом в рассматриваемый нами момент различна. Но существённо важно то, что в каждой точке нашего меридиана Солнце кульминирует. Оно поднялось на самую большую для каждой из точек этого меридиана высоту. Здесь повсюду наступил момент верхней кульминации Солнца – середина дня, местный полдень[9].

Ось вращения Земли постоянно остается в выбранной нами «солнечной» плоскости. А Земля продолжает вращаться вокруг своей оси. И в нашу «солнечную» плоскость непрерывно попадают новые и новые меридианы. И какой бы меридиан ни повернулся теперь навстречу Солнцу, именно в этот момент наступает на нем местный полдень.

Так мы установили, что местное время не зависит от широты места наблюдений. Оно одинаково на одном и том же меридиане и меняется только в зависимости от долготы, при переходе от меридиана к меридиану.

По отношению к Солнцу Земля сделает полный оборот на 360° за сутки, за 24 часа. За то же время местный полдень «обойдет» всю поверхность Земли. Отсюда легко подсчитать, с какой скоростью «движется» местный полдень от меридиана к меридиану.

За один час Земля повернется на 15°. Таким образом, если два пункта лежат на меридианах, отстоящих друг от друга ровно на 15°, то разница в местном времени составит для них ровно 1 час. Угол между меридианами, как мы уже говорили, это и есть разность долгот. И если мы научимся определять разность местных времен двух точек, то тем самым мы научимся определять и разность их долгот.

Именно таким образом астрономы и поступают. Они определяют разности местных времен заданных пунктов в одни и те же физические моменты времени и переводят разности времен в разности долгот. Астрономы так привыкли к этим переводам, что научились считать углы и обычным образом, в градусах, и в часах. Вот как это получается:

24 часа – 360 градусов,

1 час – 15 градусов.

Дальше надо быть осторожным, поскольку названия «минута» и «секунда» относятся и к долям часа, и к долям градуса. Поэтому во избежание путаницы надо указывать «минута времени» или «минута дуги», «секунда времени» или «секунда дуги»:

1 минута времени (1m) = 15 минутам дуги (15');

1 секунда времени (Is) = 15 секундам дуги (15').

Астроном нисколько не удивится, если прочтет, что разность долгот Москвы и Лондона составляет около 2 часов 28 минут (2h28m). Это равносильно тому, что написать: разность долгот Москвы и Лондона составляет около 37°.

Итак, местное время одинаково только на одном и том же меридиане. А на любой линии равных широт – параллели – каждая точка имеет свое собственное время. Но пользоваться в каждой точке Земли собственным временем для практической жизни совершенно неприемлемо.

До тех пор пока люди передвигались по поверхности Земли в запряженных лощадьми дилижансах или на тихоходных судах, неудобства пользования различными временами были еще не чересчур разительными. В конце концов каждый город и каждый порт мог позволить себе роскошь иметь собственное время. Но с развитием культурных и экономических связей, особенно с началом строительства протяженных железнодорожных магистралей, положение резко обострилось. Путались путешественники, путалась почта, путалось железнодорожное расписание.

Возникла мысль регулировать работу промышленности и движение транспорта по времени столицы. И вообще строить всю жизнь страны по единому времени. Но и это оказалось практически невозможным. В такой протяженной по долготе стране, как, например, Россия, разница во времени между городами Дальнего Востока, Сибири и Европейской части страны достигает многих часов. Что же получилось бы, если часы где-нибудь в Хабаровске показывали полночь, а на самом деле каждому жителю было бы очевидно, что давным-давно наступило утро?

Остроумный выход предложил во второй половине прошлого века канадский инженер-железнодорожник Флеминг. Он придумал так называемое поясное время. Идея Флеминга нашла широкую поддержку, и поясное время применяется теперь повсюду на земном шаре.

Поверхность Земли разбита по меридианам на 24 пояса: ширина каждого из них примерно равна 15° по долготе. В пределах каждого пояса время считается общим, а от пояса к поясу оно различается ровно на час. Таким образом, минутные и секундные стрелки часов на всем земном шаре должны показывать строго одно и то же; отличаются всегда только показания часовых стрелок.

В СССР поясное время было введено в 1919 г. декретом Совета Народных Комиссаров «в целях установления однообразного со всем цивилизованным миром счета времени в течение суток, обусловливающего на всем земном шаре одни и те же показания часов в минутах и секундах и значительно упрощающего регистрацию взаимоотношений народов, общественных событий и большинства явлений природы во времени».

В целях удобства границы часовых поясов не проводят строго по меридианам, а совмещают с границами государств, административными границами, водными рубежами, горными хребтами.

Часовой пояс, носящий название нулевого, расположен по обе стороны от Гринвичского меридиана, который избран в качестве оси симметрии этого часового пояса. Нулевой пояс должен жить по гринвичскому времени.

Западная Европа попадает в первый часовой пояс. Время этого пояса называют среднеевропейским. Но, как мы оговаривались, границы часовых поясов очень условны. В 1967 г. британское правительство, чтобы подчеркнуть общность интересов Великобритании и Европы, отказалось от гринвичского времени и ввело на территории страны время среднеевропейское.

Посмотрите на карту часовых поясов. Большинство населения Европейской части СССР живет по московскому времени – так называется время второго часового пояса. Но не следует упускать из виду, что московское время отличается от среднеевропейского не на один час, а на два. Связано это с тем, что с 16 июня 1930 г. на территории СССР (исключая Татарскую АССР) введено так называемое декретное время. Декретом Совнаркома поясное время в нашей стране было увеличено ровно на один час. Введение декретного времени было необходимо для экономии электроэнергии.

Карта часовых поясов земного шара

Еще Бенджамин Франклин, активный борец за освобождение североамериканских колоний, один из авторов Декларации независимости, крупный государственный деятель и выдающийся ученый, будучи послом США в Париже обратился в 1784 г. в «Журналь де Пари» с замечанием о дурной привычке парижан залеживаться по утрам за закрытыми ставнями при свете свечей. Отказ от привычки «разбазаривать дневной свет» только за три летних месяца привел бы к миллионам франков экономии на стеарине и воске.

В XX в. такая идея получила распространение: вводить в целях экономии энергии декретное время на летний период. Борьба за введение специального «летнего времени» для сокращения по вечерам необходимости в искусственном освещении улиц и зданий безуспешно шла в британском парламенте с 1907 г. Введено же оно было только в период первой мировой войны: в Германии в 1915, в Великобритании и Франции – в 1916, а затем и в США – в 1917 г. В последующем правила введения и отмены «летнего времени» в различных странах неоднократно менялись.

В 1941 г., после оккупации Франции, гитлеровцы установили «немецкое летнее время» с тем, чтобы французский Брест жил по часам Берлина. Оно действовало до конца войны. Такое же «удлиненное летнее время» с 1941 по 1944 гг. действовало в Великобритании по экономическим соображениям.

В США «летнее время» также действовало без отмены с февраля 1942 по сентябрь 1945 гг. Оно называлось «военным временем».

После второй мировой войны большинство стран Европы отказались от введения «летнего времени», но только до тех пор, пока не разразился нефтяной кризис начала семидесятых годов. Из-за резкого вздорожания нефти снова пришлось подумать об экономии энергии на «летнем времени». Во Франции, например, это вновь введенное декретом от 16 сентября 1975 г. время по имени президента республики называли «жискаровским временем». Пять лет спустя достигли согласия о единообразном введении «летнего времени» европейские соседи Франции.

Смешно и чуточку грустно сознавать, как устроены люди: всегда находятся экстравагантные упрямцы, которые из чувства противоречия возражают против любого, даже самого ценного нововведения. До наших дней не перевелись в Европе и противники «летнего времени». По сообщениям газет, во Франции они даже объединились в ассоциацию. Члены этой ассоциации утверждают, что сокращение ночи на один час весной якобы вредно сказывается на детях, деревьях и коровах, – последних не устраивает, что их начинают доить раньше обычного. Коровы, впрочем, как будто протестов не выражают, поскольку удои молока не снижаются.

В нашей стране декретное время в целях экономии топлива для освещения впервые было введено в 1917 г. по инициативе Я. И. Перельмана – пропагандиста идеи межпланетных полетов, педагога и популяризатора науки, который написал серию известных, выдержавших десятки изданий книг: «Занимательная физика», «Занимательная алгебра», «Занимательная геометрия», «Занимательная механика», «Занимательная астрономия» и других. До Великой Отечественной войны этот удивительный человек работал в Доме занимательной науки в Ленинграде, позже остался в блокадном городе и погиб в 1942 г. в возрасте 60 лет. В знак признания заслуг Я. И. Перельмана его имя в числе других пятисот имен всемирно известных деятелей науки и техники было использовано для наименования кратеров, открытых в результате фотографирования советскими и американскими космическими аппаратами никогда не видимой с Земли обратной стороны Луны.

Подобно тому, как это происходило в других странах, практиковался в нашей стране и временный перевод стрелок на час вперед летом.

«Летнее время» использовалось в период с 20 апреля по 20 сентября. Однако осенью 1930 г. обратного перевода стрелок от «летнего времени» к «зимнему» не произошло. Наша страна стала постоянно жить по декретному времени.

На территорию СССР приходятся часовые пояса со второго по двенадцатый. В связи с ростом экономики и новым территориальным делением страны границы поясов время от времени уточняются.

Границы часовых поясов на территории нашей страны были приведены в соответствие с новым сложившимся административно-территориальным делением союзных республик, краев и областей в 1980 г. Тогда же Совет Министров СССР предусмотрел возобновить с 1981 г. использование в стране «летнего времени». Эти меры вызваны, в первую очередь, ростом населения восточных районов страны и ускоренным развитием там мощных производственных комплексов. Промышленность Сибири и Дальнего Востока питается электроэнергией от Единой энергосистемы СССР. Рациональный сдвиг по времени циклов работы энергоемких производств облегчает загрузку Единой энергосистемы СССР, снижает ее общий максимум.

В дополнение к обычному декретному времени «летнее время» на территории СССР начинает действовать в 2 часа в последнее воскресенье марта[10]. В этот момент времени часы по всей стране переводятся на один час вперед. Заканчивается период действия «летнего времени» в 3 часа в последнее воскресенье сентября; стрелки часов переводятся в этот момент на один час назад.

«Летнее время» не вносит в жизнь никаких неудобств, зато, как мы уже говорили, дает ощутимую экономию электроэнергии, расходуемой на освещение. По оценкам, уточнение границ часовых поясов и введение «летнего времени» безо всяких капитальных затрат дают суммарную экономию энергии до 7 миллиардов киловатт-часов в год, – это столько же, сколько за полгода потребляют вместе пищевая и легкая промышленности страны.

Работа железных дорог, самолетов, автомобильного транспорта дальнего следования, междугородней телефонной и телеграфной связи как и прежде регулируется на всей территории СССР по единому времени. Им служит время столицы нашей Родины Москвы.

День за днем

Впервые великое «брожение умов» из-за счета времени возникло в связи с завершением кругосветного плавания «Виктории» – единственной из пяти отправившихся в путь каравелл Фернана Магеллана.

В 1522 г., после трех лет скитаний, 18 уцелевших участников экспедиции Магеллана добираются до островов Зеленого Мыса. И здесь Антонио Пигафетта – прилежный летописец плавания – обнаруживает таинственную пропажу. Из года в год он и кормчий Альво независимо друг от друга вели на корабле счет дням. Возможность просчета была совершенно исключена. Однако на «Виктории» – среда, хотя на суше уже наступил четверг. Радость возвращения к родным берегам оборачивается для моряков неожиданным горем. Они «ошиблись» в счете дней и, следовательно, спутали все церковные праздники.

Едва моряки причалили к берегам Испании, как на борт поднялись неумолимые инквизиторы. Они потребовали отчета о путешествии, и правоверные католики были уличены в «преступлении».

Обогнув земной шар с востока на запад, спутники Магеллана «потеряли» ровно одни сутки. До конца жизни им предстоит замаливать этот страшный грех.

Есть у австрийского новеллиста Стефана Цвейга, автора известной серии исторических миниатюр «Звездные часы человечества», книга о Фернане Магеллане. «… Как ни кратковременно и опасно было пребывание у Зеленого Мыса, – пишет Цвейг в главе о возвращении „Виктории“ в Испанию, – однако именно там усердному летописцу Пигафетте удалось наконец пережить в последнюю минуту одно из тех чудес, ради которых он отправился в путь, ибо на Зеленом Мысе он первый наблюдает явление, новизна и знаменательность которого будет волновать и занимать внимание всего столетия… Эта вновь познанная истина – что в различных частях света время и час не совпадают – волнует гуманистов шестнадцатого века примерно так же, как наших современников – теория относительности… Так, в отличие от других, привезших на родину одни только вороха пряностей, Пигафетта, скромный рыцарь Родосского ордена, привез из долгого плавания ценнейшее из всего, что есть на свете, – новую истину!»

Непредвиденную находку в кругосветном путешествии «лишнего» дня использовал впоследствии Жюль Верн. Действие романа «Вокруг света в 80 дней» достигает максимального напряжения. Главный герой, оригинал из Реформ-клуба Филеас Фогг, эсквайр, возвращается в Лондон с опозданием на пять минут. Он уверен, что проиграл пари, и удрученный отправляется домой. Но он забыл, что ехал вокруг света с запада на восток, навстречу восходящему Солнцу. Каждый день он встречал восход Солнца на несколько минут раньше, чем если бы он оставался на месте, и в результате Фогг привез с собой субботу, хотя в Лондоне была еще пятница. Роман имеет счастливый конец.

Астрономы не только разделили Землю на часовые пояса, но и установили строгую линию перемены дат. Она проходит по Тихому океану в основном в пределах двенадцатого часового пояса, часть ее совпадает с государственной границей СССР в Беринговом проливе между мысом Уэлен и Аляской. Эта линия, конечно, условна. Но по решению Международной меридианной конференции 1884 года именно здесь начинается новый день. Только здесь и нигде больше на земном шаре можно, образно говоря, сделав один шаг, перебраться из сегодня во вчера.

– Но позвольте, – непременно с недоумением воскликнет в этом месте кто-нибудь из наших читателей, – современная ракетная техника как будто бы посягнула на открытие Пигафетты. Космонавт в космическом корабле на низкой околоземной орбите совершает полный оборот вокруг Земли примерно за 90 мин. Тем самым, двигаясь с запада на восток, он пересечет линию перемены дат, по крайней мере, 16 раз в сутки. По правилам счета времени при кругосветных путешествиях он обязан при этом каждый раз пропускать один день, или, другими словами, переходить из сегодняшнего дня в день вчерашний. Проделав это 16 раз в сутки, он отступит в прошлое на две с лишним недели. Всего за три месяца полета космонавт таким простым способом удалится в прошлое на четыре года!.. Кто бы мог подумать, что обыкновенный космический корабль можно так легко без всяких дополнительных затрат преобразить в чудесную «машину времени»!.. Здесь кроется какой-то парадокс, – обычный здравый смысл подсказывает, что такого явления наступать не должно.

Здравый смысл в данном случае прав, – и оно действительно не наступит, если только счет времени вести строго по всем правилам, предписываемым кругосветным путешественникам, и регулярно согласовывать свое время с временем той точки поверхности Земли, над которой в данный момент пролетает космический корабль. Все дело в том, что двигаясь по орбите, космонавт пересечет не только линию перемены дат, но и границы часовых поясов. Допустим для простоты, что его космический корабль движется с постоянной скоростью над экватором Земли. Это значит, что границы каждого из 24 часовых поясов космонавт пересекает в среднем через каждые 90 мин:24=3 мин 45 с. В момент пересечения границы очередного часового пояса космонавт обязан перевести свои бортовые часы на один час вперед. Оставить часы в покое ему удастся только на 3 мин 45 с. Через этот короткий интервал времени космонавт пересечет границу следующего часового пояса и вновь будет вынужден перевести свои часы скачком ровно на час вперед. Долетев, наконец, до линии перемены дат, космонавт одним махом скинет все накопившиеся «лишние» 24 часа, вернувшись на один день назад, с тем, правда, чтобы всего через 3 мин 45 с снова приняться за набирание «лишних» часов.

Само собой разумеется, что на практике такой способ счета времени никуда не годен, и космонавты постоянно живут и трудятся по времени одного и того же часового пояса, чаще всего, по времени космодрома, откуда был запущен космический корабль. И в связи с этим им необходимо во многих случаях жизни уметь решать задачу о времени как бы шиворот-навывот рот: уметь подсчитать время той точки земной поверхности, над которой космический корабль и пролетает или будет пролетать в заданный момент своего бортового времени.

Как вы уже знаете, решить такую задачу совсем нетрудно; для этого достаточно знать лишь долготу требуемой точки.

Неведение Колумба

Представление о географической долготе пунктов земной поверхности, наряду с понятием о географической широте, вошло в обиход с глубокой древности. Однако широта вычислялась из астрономических наблюдений сравнительно просто. Определение разности широт умел выполнять уже Эратосфен. С определением же долготы в течение многих столетий дело обстояло из рук вон плохо.

Только из астрономических измерений, без привлечения каких-либо дополнительных сведений, долгота определялась с трудом и очень ненадежно. Часто предпочтение отдавалось не астрономическим данным, а вычислениям долготы по пройденному пути. С этими обстоятельствами связано, в частности, величайшее заблуждение Христофора Колумба.

Готовясь пересечь «море Мрака» и добраться до берегов Индии западным путем, Колумб принял радиус Земли гораздо более коротким, чем в действительности. Колумб пользовался очень точным арабским измерением радиуса Земли, выраженным в милях. Но он – то ли по ошибке, то ли преднамеренно, чтобы приуменьшить дальность плавания и придать еще большую реальность своему проекту – принял для последующих вычислений длину современной ему итальянской мили, которая была на 25 % короче той, которой за шесть с половиной веков до него пользовались арабские землемеры. Колумб, тем самым, сильно «сократил» свой путь и, достигнув в октябре 1492 г. Багамских островов, он был глубоко убежден, что находится уже подле берегов Азиатского континента. Недаром вновь открытые земли Колумб назвал Вест-Индией – Западной Индией. Это название наряду с именем коренных жителей, которых окрестили индейцами, сохранилось в литературе до наших дней.

Заблуждение Колумба не рассеялось до конца жизни. Организовав четыре экспедиции к берегам Америки, он был по-прежнему убежден, что плавает где-то вблизи оконечности Азии. Таким образом, Колумб только лишь указал мореплавателям путь в неизведанные земли. А обнаружение того факта, что эти земли являются новым материком, выпало на долю флорентийца Америго Веспуччи, в честь которого Новый Свет и получил название Америки.

Америго Веспуччи наблюдает созвездие Южного Креста. Старинная гравюра

Неведение великого Колумба всецело зависело от погрешностей средневековых карт и неуменения точно определить географическую долготу. Широта могла вычисляться им из астрономических наблюдений. А долгота оценивалась в первую очередь по пройденному кораблем пути. Но поскольку радиус Земли был принят Колумбом сильно уменьшенным, то и вычисленные долготы совершенно не соответствовали истине.

Умей Колумб выполнить независимое от карты и побочных навигационных соображений определение географической долготы, он тотчас бы установил, что уплыл не так уж далеко от берегов Европы. В своих плаваниях он ни разу не заходил дальше 85° западной долготы.

Как мы уже выяснили, географическая долгота определяется астрономически как разность местного времени данного пункта и местного времени исходного, принятого за нулевой, меридиана. Для определения долготы следует наблюдать какие-либо астрономические явления, которые видны практически одновременно на обширных территориях земной поверхности.

Выполняется это так. Астрономы, работающие на нулевом меридиане, пользуясь многолетними рядами наблюдений, предвычисляют те моменты, в которые нужное явление происходит по местному времени нулевого меридиана. Эти предвычисления публикуются в специальных таблицах. В дальнейшем астроном-мореплаватель или астроном-путешественник из своих измерений устанавливает тот момент местного времени, когда ожидаемое явление произошло в пункте наблюдений. Результат сравнивается с данными таблицы.

Поскольку выбранное для наблюдений явление должно происходить одновременно для всех частей Земли, то разность местного времени в походном пункте наблюдений и местного времени, указанного в таблице для нулевого меридиана, строго соответствует разнице долгот.

Для цели определения долгот описанным методом более или менее подходят, например, лунные затмения. Они наблюдаются на той половине земного шара, где в этот период видна Луна. Но лунные затмения слишком редки. Дожидаться их пришлось бы месяцами. А для нужд, например, того же кораблевождения требовалось подыскать явления, которые случались бы по возможности часто, желательно даже каждый день.

Юпитер и его спутники по зарисовке Галилея 7 января 1610 г. (из книги «Звездный вестник»)

Галилей, обнаруживший в телескоп 4 ярких спутника Юпитера, предложил использовать для определения долгот затмения именно этих светил. Когда спутник заходит за край Юпитера или уходит в тень планеты, он исчезает из виду, «гаснет». Затмения спутников Юпитера происходят часто, едва ли не каждые сутки.

Предложением Галилея всерьез заинтересовались Генеральные штаты Голландии. Они вели по этому вопросу с Галилеем особые переговоры. Но такой метод не сразу нашел применение из-за низкого качества первоначально составленных таблиц.

И лунные затмения, и затмения спутников Юпитера, и наблюдения движения Луны среди звезд давали в руки астрономов средство определения долгот. Но ученые не отступали в поисках еще более надежных и точных методов. Они видели самый перспективный путь решения Задачи в «транспортировке» времени.

Предположим, что вы находитесь на нулевом меридиане. Здесь, в обсерватории, имеется возможность поставить часы точно по местному времени нулевого меридиана. Затем вы отправляетесь в далекое путешествие, причем ваши часы продолжают показывать местное время нулевого меридиана. Достигнув пункта назначения, вы выполняете астрономическое определение местного времени. Сравнение результата с показанием часов сразу же дает вам значение долготы.

Такой метод очень прост и изящен, если только ваши часы способны надежно хранить время нулевого меридиана. Ошибки же в показаниях часов очень заметно сказываются на точности определения долгот. Так, если вы движетесь вдоль экватора, ошибка во времени всего в 1m приводит к неточности определения местоположения на поверхности Земли почти в 30 км. А если, к несчастью, из-за шторма или от жары за долгие месяцы плавания ваши часы то ли отстанут, то ли убегут вперед, скажем, на час, то ошибка в определении долготы составит уже 15°. Это значит, что ошибка определения вашего местоположения на поверхности Земли превысит 1600 км.

Итак, для точного определения долгот нужны первоклассные часы – хранители точного времени.

Время везут в карете

Конечно же, часы находились в распоряжении астрономов с глубочайшей древности. Во-первых, это были солнечные часы. Они устанавливались на площадях, в местах публичных собраний, на виллах богатых аристократов. Но ведь солнечные часы, сколь бы точны они не были, всегда идут по местному времени. Перевозить с помощью солнечных часов время с одного места на другое, разумеется, нельзя.

Во-вторых, в распоряжении древних астрономов были водяные часы. Водяные часы – клепсидры – существовали и в Вавилоне, и в Китае, и в Египте. Они представляли собой несколько поставленных друг над другом сосудов с водой. Вода по каплям перетекала из верхних сосудов в нижние. Но скорость вытекания воды, как нетрудно сообразить, зависит от количества остающейся в сосуде воды. Теория водяных часов была очень сложной, и добиться большой точности от них не удавалось. И уж совершенно невозможно было их куда бы то ни было перевозить. От тряски они тут же выходили из строя.

Который час? Неожиданной по сюжету карикатурой художник удачно подчеркнул трудности, которые стояли перед астрономами из-за отсутствия механических часов

Наконец, в распоряжении древних были часы песочные и часы огненные. Песочные часы употребляются иногда еще и теперь в медицине. А часы огненные представляли собой длинный стержень из ароматической смеси, которому придавали либо спиральную, либо какую-нибудь другую замысловатую форму. Стержень равномерно горел, источая благовония, и по длине сгоревшей его части можно было судить о прошедшем времени. Огненные часы были особенно распространены в Китае. Иногда на горевший стержень китайцы подвешивали металлические шарики. Когда стержень догорал до обусловленного места, шарик падал в фарфоровую вазу. Это был «огненный будильник».

Совершенно очевидно, что ни песочные, ни огненные часы для транспортировки времени с места на место в течение многих месяцев также как солнечные и водяные часы не годились.

Надо ясно понимать, что и часовое дело, и сама система счета времени в течение суток прошли долгий и тернистый путь. В античности, например, сутки тоже делились на 24 часа, но 12 часов приходились на светлый и 12 часов на темный период суток независимо от времени года. Отсюда, естественно, продолжительность «дневных» и «ночных» часов в одни и те же сутки была разной да еще заметно менялась в течение года. Этот же порядок счета времени долго сохранялся в Европе.

Новый день долгое время начинался не в полночь, как теперь, а с заходом Солнца или с наступлением утра.

Известный французский историк М. Блок в книге «Феодальное общество» приводит характерный пример зыбкости средневекового счисления времени. «В Монсе должен был состояться судебный поединок. На заре явился только один участник, и когда наступило девять часов – предписанный обычаем предел для ожидания, – он потребовал, чтобы признали поражение его соперника. С точки зрения права сомнений не было. Но действительно ли наступил требуемый час? И вот судьи графства совещаются, смотрят на солнце, запрашивают духовных особ, которые благодаря богослужениям навострились точнее узнавать движение времени и у которых колокола отбивают каждый час на благо всем людям. Бесспорно, решает суд, нона[11] уже минула. Каким далеким от нашей цивилизации, привыкшей жить, не сводя глаз с часов, кажется нам это общество, где судьям приходилось спорить и справляться о времени дня!»

Существовавшее положение дел не способствовало научной деятельности. Для определения долгот астрономы нуждались в надежных механических часах, а именно таких в древности не было.

Механические часы, преимущественно башенные, начали распространяться по Европе в XIV в. Еще позднее появились пружинные часы индивидуального пользования. Значительным центром производства портативных механических часов в XV в. стал Нюрнберг, в связи с чем часы той эпохи по их внешнему виду часто называли «нюрнбергскими яйцами».

Толчок к развитию часового дела дал Галилео Галилей, предложивший использовать в качестве регулятора часов маятник. Но наиболее удачное решение этой задачи предложил независимо от Галилея Христиан Гюйгенс. Он сконструировал устройство, в котором маятник регулирует вращение системы зубчатых колес, сам получая при этом импульс, необходимый для того, чтобы размах колебаний не затухал. Так были заложены принципиальные основы будущего точнейшего измерительного прибора.

По мере усовершенствования часов обычный маятник был заменен качающимся балансиром. Так появились на свет первые хронометры. Но они еще оставались очень капризными. Ход хронометров в сильной степени зависел от температуры. С изменением температуры менялись размеры балансира, и хронометр начинал либо спешить, либо отставать. А мореплаватели по-прежнему нуждались в точном времени.

Наибольшую озабоченность в развитии часового дела проявляло британское адмиралтейство. Во второй половине XVII в.

Великобритании все больше выдвигается на мировую арену как крупнейшая морская держава, оттесняя Голландию и Францию.

«Правь, Британия, морями» – так поется в известной английской песне XVIII в. Английские фрегаты бороздят моря и океаны. Но корабельные хронометры все еще нуждаются в усовершенствовании.

Специальным биллем от 20 июля 1714 г. британский парламент для поощрения изобретателей установил фантастическую по тем временам премию. За разработку надежного способа определения долготы на море с точностью до 1/2° правительство обещало награду в 20 тысяч фунтов стерлингов. Одним из экспертов при рассмотрении проекта билля выступал в парламенте президент Лондонского королевского общества Исаак Ньютон. И самым перспективным для решения задачи точного определения разности долгот оставался прежний путь – усовершенствование хронометра.

Решающего успеха в этом деле добился английский часовой мастер Гаррисон. Он первым изготовил балансир из материалов с различными коэффициентами расширения. Изменение температуры компенсировалось изменением формы балансира. Ошибки в ходе хронометра сократились до 1s за целый месяц.

Новый хронометр Гаррисона подвергся суровому испытанию в 1761 г. в плавании от Портсмута до Ямайки и обратно. Ни тряска, ни штормы, ни повышенная влажность воздуха не вывели его из строя. По возвращении в Англию, после четырех месяцев пути, его показания были ошибочными всего на несколько секунд. Справедливости ради скажем, что обещанная премия была выдана Гаррисону далеко не сразу и после изнурительной борьбы. Но задача перевозки точного времени и, тем самым, определения долготы Гаррисоном была блестяще решена.

Появление точных хронометров было первым симптомом грядущей технической революции в Англии. Зачинатели машинного прядильного производства Харгривс, Кромптон, Аркрайт – все учились в часовых мастерских. Именно у английских часовщиков они переняли умение воплощать свои технические идеи в реальные, действующие механизмы.

Хронометры широко использовались для определения долгот важных астрономических пунктов. Из пункта в пункт везли на кораблях или в каретах комплект из нескольких хронометров – это называлось хронометрическим рейсом. В каждом пункте из астрономических наблюдений определяли местное время и сравнивали с показаниями всех хронометров. Использование нескольких хронометров служило гарантией от грубых ошибок из-за неисправностей одного из них, повышало точность определения долгот.

Точнейшие хронометрические экспедиции были предприняты в 1843 и 1845 гг. по инициативе основателя Пулковской обсерватории В. Я. Струве. Для определения разности долгот Пулковской обсерватории и обсерватории в городе Альтоне в течение лета 1843 г. было совершено 16 морских переездов из Санкт-Петербурга в Альтону и обратно с 68 хронометрами. Это позволило определить долготу Пулкова относительно Альтоны с точностью до шести сотых секунды времени (±0,06s). Через два года разности долгот между Пулковым, Москвой и Варшавой определялись по результатам восьмикратной перевозки в рессорном фургоне 40 хронометров.

Значение хронометров при определении долгот резко пошло на спад с изобретением телеграфа. Для практических целей астрономии распространение электрического сигнала по проводам можно считать мгновенным. Время нулевого меридиана стало передаваться в пункты наблюдений по телеграфу. А впоследствии телеграф заменило радио. Сравнивая передаваемое специальным образом по радио время нулевого меридиана с местным временем в пункте наблюдений, астрономы определяют географические долготы с точностью до сотых и тысячных долей секунды времени.

Проблема определения времени и географических долгот как одна из сложнейших проблем астрономии XVII-XVIII вв. в наше время перестала существовать.

А в наследство от былого кое-где сохранились старинные традиции. Чтобы оповещать горожан о точном времени, на башнях прежде устанавливались часы-куранты с громким боем, а в крупных городах точно в полдень палила пушка. Мелодичный бой Кремлевских курантов звучит по радио и в наши дни. А в Ленинграде, так же как и двести лет назад в Санкт-Петербурге, ровно в 12 часов дня с Петропавловского кронверка стреляет пушка.

Год по Луне и год по Солнцу

Определение географической долготы связано с измерением сравнительно коротких отрезков времени. Но астрономия испокон веков билась и над другой исключительно запутанной проблемой – измерением длительных промежутков времени, иначе говоря, над созданием календаря.

Календарь – это упорядоченная система счета дней. Она должна учитывать годовую периодичность природных явлений и должна быть пригодной к употреблению долгое время, в течение сотен и тысяч лет.

Понятие «календарь» твердо ассоциируется теперь в нашем представлении с наперед составленными ежегодными справочниками, где точно указаны день недели, приходящийся на каждое число месяца, продолжительность месяцев, их начало и конец. Такие справочники продаются в наши дни буквально на каждом перекрестке: это бесчисленные отрывные и настольные календари, календари-малютки, напечатанные на небольших картонных карточках, и огромные настенные красочные табель-календари. Все они прочно вошли в жизнь каждого человека.

Но не следует упускать из виду, что многие века создание постоянной стройной системы счета дней оставалось в центре внимания науки. И именно это обстоятельство послужило одной из серьезных побудительных причин развития астрономии. Необходимость создания четкого календаря вынуждала вести неустанные наблюдения за движением Луны и других небесных светил, проблемы календаря занимали умы лучших астрономов и математиков.

Не один раз в жизни, наверное, приходилось вам слышать сетования и по поводу «черной пятницы», и относительно «тяжелого дня понедельника». Всерьез это теперь никто не принимает, а говорят по привычке, как поговорку. В прошлом же деление дней на «счастливые» и «несчастливые» – черные дни – были делом государственной важности. И чем дальше в глубь веков обратите вы свой мысленный взор, тем острее будет вставать проблема добрых предначертаний, счастливого стечения обстоятельств.

Шел ли полководец в поход или готовился землепашец провести в поле первую борозду, они в равной мере страшились навлечь на себя немилость богов, сделать что-нибудь не в свое время, невпопад.

Многие современные языки хранят память о подобных древних суевериях. В английском, например, есть будничное слово disaster. Оно означает бедствие, внезапное большое несчастье. Но присмотритесь-ка к приставке и корню этого словечка – ведь оно происходит от выражения «не та звезда».

Воля богов была высшим законом для человека древнего мира. Календарь же играл роль основы основ, «расписания» совершаемых во имя богов церемоний и жертвоприношений.

Вот почему создание точного календаря оказалось в центре внимания служителей религии. Вот почему, чтобы понять особенности календаря, нам придется вспомнить немного историю религии.

С точки зрения астронома сегодняшнего дня все календарные трудности прошлых тысячелетий очень понятны и легко объяснимы. Никакого выбора единиц времени у человека никогда не было. Природа силой навязала ему две основные единицы – сутки и год. Чтобы постоянно иметь календарь у себя перед глазами, древний человек добавил к ним третью единицу – месяц. Поскольку все три единицы зависят от совершенно различных природных явлений, они оказываются никак не связанными друг с другом и не укладываются одна в другой целое число раз.

Самой короткой и самой важной единицей измерения времени служат сутки. Сутки – это продолжительность одного оборота Земли вокруг оси. С сутками связана выработанная сотнями поколений основная цикличность в жизнедеятельности человеческого организма, чередование бодрствования и сна, смена периодов работы и отдыха. Календарь и призван быть упорядоченной системой счета суток.

Более крупной и с современной точки зрения наименее важной единицей измерения времени является месяц. Нет нужды доказывать, что повторяющаяся во многих языках мира общность слов: месяц – серп Луны и месяц – календарная единица по-русски, Moon – Луна и month – месяц по-английски, Mond – Луна и Monat – месяц по-немецки не является случайным лингвистическим совпадением; эта общность отражает происхождение календарного счета дней по месяцам от внешнего вида Луны. Первоначально месяц соответствовал длительности полного цикла смены лунных фаз, который связан с обращением Луны вокруг Земли. Периодическое «умирание» и «возрождение» лунного диска служило вечными зримыми «часами».

Циклическое изменение облика Луны от узенького серпика до полного диска привлекало внимание людей с глубочайшей древности. Смена лунных фаз запечатлена в наскальных рисунках пещерного человека (15 тыс. лет до н. э.). Близ деревни Гонцы на Украине обнаружен бивень мамонта, испещренный насечками. Возраст находки 10-15 тыс. лет. Анализ чередования длинных и коротких насечек приводит к выводу, что бивень хранил результаты наблюдений фаз Луны.

Лунный месяц естественным образом делился на четыре четверти: от «зарождения» Луны до того момента, когда видна ровно половина «молодого» лунного диска (этот момент и теперь называется первой четвертью), от наполовину освещенного диска до полнолуния, затем от полнолуния до половины «старой» Луны и, наконец от наполовину освещенного диска (последней четверти) до его полного исчезновения в новолуние.

Четвертая часть месяца составляет округленно 7 дней. Это «священное» число чрезвычайно вдохновляло жрецов, которые знали на небе 7 ярких «божественных» светил: Солнце, Луну, Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер, Сатурн. Каждый день семидневки можно было посвятить одному из небесных светил. Это казалось особенно важным и символическим. Четвертая часть месяца стала современной неделей.

На заре современной цивилизации жители междуречья Тигра и Евфрата пользовались лунным месяцем как основной единицей измерения длительных промежутков времени. Истинная продолжительность лунного месяца составляет в среднем около 29 с половиной дней. Начало нового месяца определялось прямо из наблюдений первого появления узкого серпа Луны после новолуния. Лунные месяцы оказывались разной продолжительности: в них попеременно получалось то 29, то 30 дней.

Римский каменный календарь. В центре помещены изображения знаков зодиака, а справа и слева обозначения чисел месяцев. Наверху расположены фигуры богов, которым посвящены дни недели: Сатурн ведает нашей нынешней субботой, Солнце воскресеньем, Луна понедельником, Марс вторником, Меркурий средой, Юпитер четвергом и Венера пятницей. У римлян они так и назывались: день Сатурна, день Солнца и т. д., и связь между некоторыми названиями дней недели и именами управляющих ими богов сохранилась в ряде языков поныне: Monday, Montag и lundi – день Луны в английском, немецком и французском языках (понедельник), mardi, martedi, martes – день Марса во французском, итальянском и испанском языках (вторник) и т. д.

О существовании годичного цикла природных явлений вавилонские жрецы судили преимущественно по разливам рек. Наблюдая их, они вывели, что в году насчитывается 12 лунных месяцев. Это число также должно было удовлетворять жрецов: оно хорошо вписывалось в вавилонскую шестидесятеричную систему счета и в их глазах явно свидетельствовало о том, что мир сотворен богами в высшей степени разумно.

Двенадцать месяцев, в которых считается либо 29, либо 30 дней, составляют в сумме 354 дня. Это на 11 с лишним дней меньше истинной продолжительности солнечного года. Таким образом, при 12 лунных месяцах в году, каждый месяц неустанно скитается по всем временам года. Он становится то летним, то осенним, то зимним месяцем. Вавилонский чисто лунный календарь нуждался в улучшении.

Месяц и неделя в том виде, как они дошли до наших дней, не имеют принципиального значения для жизни человеческого общества. Они сохраняются по традиции. В случае необходимости от них можно в любой момент отказаться. Но ни при каких условиях нельзя отказаться ни от суток, ни от года.

Год служит третьей, самой крупной единицей измерения времени. Год – продолжительность одного оборота Земли вокруг Солнца. С годом связана длительная цикличность природных явлений на нашей планете, сезонные изменения климатических условий, смена летней активности растительного и животного мира и периодов зимней спячки. Год, как установила природа, и должен служить человеку основным мерилом длительных интервалов времени.

Легко договориться, что в метре укладывается ровно 100 см или что в рубле содержится 100 копеек. В этих случаях меньшая единица является производной от большей, вполне определенной ее долей. Но никакие договоренности по отношению к году и суткам недействительны. Здесь распорядилась природа, и год оказался несоизмерим с сутками. Он состоит из 365,24219… суток. Мы записали дробь до пятого десятичного знака, но могли бы с тем же успехом записать и шестой, и седьмой, и восьмой знаки. Эта дробь бесконечна.

Год и сутки заданы нам природой: ни удлинить, ни укоротить их по своему произволу нельзя. Игнорировать существование годичного и суточного циклов на нашей планете тоже нельзя. Таким образом, главной задачей древних астрономов при создании календаря было согласовать длительность года и суток. Но при этом они не хотели отказаться и от лунного месяца, поскольку начала новых месяцев, как мы уже говорили, точно фиксировались из астрономических наблюдений.

Первоначально вавилоняне пытались решить эту головоломную задачу, что называется, по наитию. Когда их весенний месяц нисанну сдвигался слишком далеко на зиму, правитель объявлял, что очередной год «не хорош», и выносил постановление о добавлении к нему дополнительного, тринадцатого месяца. Иногда два года подряд объявлялись тринадцатимесячными, и таким способом месяц нисанну более или менее правильно возвращался на свое место. Вавилонский царь Хаммурапи около 1760 г. до н. э. издал указ: «Поскольку год неполон, пусть начинающийся новый месяц считается за второй месяц улулу, а полагающаяся в Вавилоне на.25-й день месяца ташриту подать пусть будет доставлена 25-го дня месяца улулу второго».

Нетрудно сообразить, что эти мероприятия вызывали великое волнение. Представьте себе, что в календаре вдруг произвольно добавляется (или не добавляется) целый месяц. И никому достоверно не известно, сделано ли это в полном соответствии с «волей богов» и не вкралась ли тут какая-нибудь досадная ошибка, расплачиваться за которую придется всему народу.

Совершенно ясно, что добавление тринадцатого месяца (это добавление называется интеркаляцией) надо было упорядочить.

Вавилонские жрецы не напрасно вели длительные наблюдения за сменой фаз Луны. Они додумались-таки, как согласовать лунный месяц с солнечным годом. Надо добавлять три месяца за восемь лет.

Вооружимся современными данными.

Продолжительность года = 365,24… суток;

8 лет = 2921,9… суток.

Продолжительность лунного месяца в среднем=29,53… суток; 3 года по 13 лунных месяцев+5 лет по 12 лунных месяцев = 99 лунных месяцев = 2923,5… суток.

При таком способе интеркаляций – введении трех дополнительных месяцев на протяжении восьми лет – несогласие составляло в среднем лишь один-два дня за восемь лет. Целый месяц накапливался в этом случае только за полтора века, за время жизни нескольких поколений. Вавилоняне считали такой календарь уже вполне приемлемым.

Так был устроен календарь в древнем Вавилоне. Специально выделенные жрецы наблюдали появление серпа молодой Луны, что означало наступление нового месяца. Лунные месяцы шли своим чередом, и изменить их длительность, разумеется, было нельзя. Но жрецы следили за установленным чередованием числа месяцев в году – их было то 12, то 13. Чередуя годы различной длительности в пределах восьмилетнего цикла, жрецы и согласовывали календарь с природой: весенние месяцы действительно оставались весенними, летние – летними и т. д.

Чередование лет разной продолжительности приводило к «скачкам» в начале каждого нового года. Такие «скачки» в счете времени надо было тщательно учитывать, чтобы не запутаться в предсказаниях астрономических явлений, связанных с годичным движением Солнца, особенно в предсказаниях солнечных и лунных затмений.

Чтобы согласовать свой лунный календарь с солнечным годом, вавилоняне долгое время ограничивались восьмилетним циклом, в котором укладывалось 99 лунных месяцев. Однако возможны были и другие циклы, еще более точные. Гораздо лучшее приближение дает, например, девятнадцатилетний цикл, в котором укладывается 235 лунных месяцев. Длительность 19 солнечных лет отличается от длительности 235 лунных месяцев всего на 2 часа. Вавилонские мудрецы обнаружили такой цикл, и в дальнейшем, на более позднем этапе истории Вавилона, он стал использоваться вместо восьмилетнего.

В Древней Греции девятнадцатилетний цикл бы введен в обращение афинским астрономом Метоном. Он предложил твердые правила чередования лет различной продолжительности, которые известны до наших дней под названием метонова цикла. Девятнадцатилетний цикл, состоящий из 235 лунных месяцев, применялся также в Древнем Китае.

Каменный календарь ацтеков, или Солнечный камень, был обнаружен во время нового мощения площади Плаца Майор в городе Мехико. С 1885 г. выставлен в Национальном музее. Базальтовый монолит массой 25 т, высеченный в форме круга диаметром более трех с половиной метров, служит уникальным памятником астрономической культуры древних обитателей Мексики. В 1968 г. он стал символом XIX летних Олимпийских игр

У истоков современных календарей

Чисто лунный календарь предполагает, что продолжительность всех лет одинакова и составляет независимо ни от чего ровно 12 лунных месяцев. Начало лунного года при Таком счете, как мы уже знаем, сползает относительно солнечного календаря на 11-12 дней за один год и в течение 30 с лишним солнечных лет обходит все сезоны: весну, лето, осень и зиму. Для практического использования лунный календарь не очень-то удобен: но, как это ни выглядит странным, он даже в наши дни принят во многих странах мира. Лунный календарь продолжает использоваться в тех странах, где большинство населения исповедует ислам.

Мусульмане ведут счет лет со дня переселения Мухаммеда из Мекки в Медину, хиджры, которая произошла, по нашему летосчислению, в пятницу 16 июля 622 г. Летосчисление по годам хиджры было введено халифом Омаром через пять лет после смерти Мухаммеда.

В чисто лунном календаре встречаются те же самые трудности, что и в любом другом. Средняя продолжительность лунного месяца составляет около 29 с половиной суток, или, точнее, 29 суток 12 часов 44 минуты 02,8… секунды. Удобства ради в лунных месяцах считается попеременно то 29, то 30 дней. Мусульмане, например, считают все нечетные месяцы имеющими по 30 дней, а все четные – по 29. Но что делать с лишними 44 минутами 02,8… секунды? Накапливаясь, они дают целые сутки за три года, и если только не принять своевременно каких-либо мер, то начала месяцев перестанут совпадать с новолуниями, и лунные месяцы потеряют свой первоначальный смысл. Мера же во всех такого рода положениях может быть только одна – либо прибавлять, либо убавлять какие-то особые дни. Вот и приходится мусульманам, чтобы согласовать лунный календарь с Луной, 11 раз за 30 лет добавлять в конце последнего месяца зу-л-хиджа дополнительный, тридцатый день. Абсолютно точного согласия лунного календаря с изменением фаз Луны после такого добавления, конечно, не наступает, но в этом случае разница в одни сутки набегает лишь за период в два с половиной тысячелетия. Такая разница уже никого не смущает.

Ислам – единственная из крупнейших мировых религий, которая родилась «при свете истории»; истоки ее прослеживаются с подробностями. Тысячу триста лет назад Мухаммед, уроженец Мекки, выходец из богатого племени корейшитов, но сам от роду неимущий бедняк, начал проповедовать новое учение.

Поначалу проповедь Мухаммеда встретила резко враждебное отношение, но вскоре выяснилось, что она приносит знати огромные моральные выгоды. Количество ревностных почитателей Мухаммеда еще при его жизни стало расти как катящийся с горы снежный ком. В короткий срок мусульманство завоевало себе признание уже не как секта, а как широко распространенная религия.

Исламу суждено было стать идейной основой объединения разрозненных племен кочевников-бедуинов в великое мусульманское государство – арабский халифат.

На земле Саудовской Аравии в древнем городе Мекке находится здание кубической формы, задрапированное специальным черным покрывалом, – храм Кааба, место паломничества мусульман. Внутри в одну из стен храма вмурован священный черный камень, которому поклонялись еще в доисламскую эпоху. Священный камень Каабы действительно сошел с неба – это метеорит

Мухаммед проповедовал новое религиозное учение, которое — как и всякая религия — должно было объединить людей по какому-то одному признаку. Ислам, по сути дела, освящает вечное угнетение бедных богатыми, и вовсе не защита интересов трудового человека находится в центре внимания Корана. Ведущим признаком объединения в этом учении служит национально-религиозный, – весь мир делится для Мухаммеда на «правоверных» и инакомыслящих, «неверных». «Неверным» должна быть объявлена «священная война», газават. Но, чтобы объединиться и выделиться из остального мира «правоверные» должны иметь бросающиеся в глаза, характерные атрибуты, – не только религиозные, но и бытовые. Один из них, – лунный календарь, пусть неудобный, но зато резко отделяющий «правоверных» от «неверных».

Употребление лунного календаря вплоть до наших дней связано с многовековой традицией, точно так же как и изображение на государственных флагах символического лунного серпа – «божественной» Луны. Изображение Луны вы найдете на флагах Алжира, Мавритании, Малайзии, Пакистана, Туниса, Турции и других мусульманских стран.

Чисто солнечный календарь впервые появился на свет позднее лунного, но его корни также уходят в седую древность. Он был создан в Египте, там, где регулярные ежегодные разливы Нила служили залогом развития процветающего земледелия.

Как гласит надпись на стене одного из древних египетских храмов, «… Сотис великая блистает на небе, и Нил выходит из истоков его…». Египтяне обнаружили близкое совпадение – случайное совпадение – начала разливов Нила с первыми проблесками в лучах утренней зари самой яркой звезды неба – Сириуса. Они решили, что Сириус – по-египетски Сотис – и является божественным вестником предстоящих разливов.

Наблюдая после долгого перерыва в период невидимости моменты первого предрассветного появления Сотис, египтяне вывели продолжительность года, с округлением до целых суток, равной 365 дням. Год они поделили на 12 одинаковых месяцев по 30 дней в каждом. Месяц состоял из трех десятидневных недель. А пять лишних дней каждого года объявлялись праздниками в честь «рождения богов».

Египетский календарь отличался образцовой стройностью, однако египтяне тотчас столкнулись с уже хорошо известной нам трудностью. Каждые четыре года в их календаре не учитывались очередные накапливающиеся сутки, и начало года постепенно отступало в Египте на все более и более ранние сроки. Тем самым даты первого появления «предвестницы разливов» Сотис соответственно отодвигались. Если в какой-то год она впервые сверкала на небе в день нового года, утром первого числа месяца тог, то через четыре года ее появления следовало ожидать второго числа, еще через четыре года – третьего числа месяца тот и т. д.

Восход блистательной Сотис приходился попеременно на все 12 месяцев. Два главных праздника – предрассветное появление Сотис и начало нового года – неторопливо отдалялись один от другого и потом столь же неторопливо начинали сближаться. По истечении 1460 лет, совершив полный обход по всем месяцам, восход Сотис снова попадал на начало года, на первое число месяца тот.

Календарь средневековой Европы достался ей в наследство от Рима, где во времена республики он отличался редкостной путаницей. Все месяцы в этом календаре, за исключением последнего, фебруария, содержали счастливое, нечетное число дней – либо 29, либо 31. В фебруарии было 28 дней. Всего в году насчитывалось 355 дней, на десять с лишним дней меньше, чем следовало бы.

Такой календарь нуждался в постоянных исправлениях, что было вменено в обязанности коллегии понтификов. Титул понтифика (дословно – «строитель мостов») носили в Риме члены верховной коллегии жрецов, которые специально занимались надзором за выполнением обрядов, следили за календарем и вели летопись важнейших событий. Исполнял постановления этой коллегии старший среди понтификов – великий понтифик.

По решению коллегии понтификов раз в два года в середину фебруария должен был вклиниваться тринадцатый, дополнительный месяц – мерцедоний – продолжительностью попеременно то в 22, то в 23 дня. Идея такого дополнения была совершенно трезвой, но только длительность вставного месяца римляне преувеличили. За 4 года им не хватало в основных 12 месяцах 41 дня, а вставляя в течение того же периода два мерцедония, понтифики добавляли 45 дней. Оказывалось, что римский год в среднем на сутки длиннее солнечного, и за 30 лет опять накапливался лишний месяц.

Понтифики ликвидировали неувязки своей властью, но, к сожалению, очень часто ею злоупотребляли. С календарными датами были связаны уплата налогов и процентов по взятым взаймы ссудам, вступление в должности консулов, трибунов и других выборных лиц, начало празднеств по случаю весны, сбора урожая и т. д. Решения коллегии понтификов могли ускорить или, наоборот, отсрочить такие события, а от них часто зависели судьбы могущественных людей Рима. Понтифики далеко не во всех случаях сохраняли нелицеприятность и следовали «воле богов». Достаточно часто по дружбе или, наоборот, из-за неприязни, а также, возможно, и за известную мзду они произвольно либо укорачивали, либо удлиняли продолжительность года.

Решения понтификов доводили до всеобщего сведения глашатаи, которые во всеуслышание объявляли о начале новых месяцев и новых лет. Как саркастически заметил однажды по этому поводу Вольтер, «побеждали-то римские полководцы всегда, но редко знали, в какой именно день они побеждали».

Конец произволу понтификов положил Юлий Цезарь. По совету александрийского астронома Созигена он произвел реформу календаря, придав ему почти тот самый вид, в котором этот календарь и сохранился до наших дней.

Новый римский календарь получил название юлианского. Он-то и известен теперь под названием старого стиля. А необходимость введения нынешнего, нового стиля была продиктована нуждами христианского богослужения. История эта длинная.

Была у Римской империи непокорная провинция Иудея. В ней была распространена древняя иудейская религия. От этой религии отделилась некогда секта ессеев. В большинстве своем ессеи были бедняками, простыми людьми, «нищими духом». Они верили в «день мести», в победу «сынов правды» над богачами, над «сынами тьмы». Ессеи презирали стяжательство, насилие, высокомерие. В их понимании главной добродетелью было долготерпение. Ессеи избегали городов. Они удалялись в безлюдные пустыни, жили общиной, сообща работали и питались за общим столом. Ессеи отвергали жертвоприношения, верили в бессмертие души и в единого бога.

Учение ессеев находило приверженцев среди разных слоев разуверившегося в будущем римского общества. Ессеи не делали для членов общины национальных ограничений: они принимали в свое сообщество всех, независимо от языка и прежних богов. Так их учение переросло в христианскую религию.

Владыки Римской империи долгое время были терпимы к богам покоренных ими народов. В Риме свободно исповедовались десятки различных религий. Сами римляне располагали сонмом богов во главе с Юпитером и усопшими императорами. Но когда слабеющая империя стала со всех сторон подвергаться нападениям соседних народов, когда ее стали подтачивать непрекращающиеся внутренние распри и борьба за императорскую власть, положение изменилось. Римские власти начали ожесточенно преследовать другие религии и, в первую очередь, христиан с их единым богом.

Но, как оказалось в конце концов, именно христианский бог мог способствовать сплочению расползающейся по всем швам, держащейся лишь на силе оружия, многоязычной Римской империи. Так же как ислам послужил основой при объединении кочевников-бедуинов, таким же образом единый бог христиан стал в конечном счете богом всех римлян. Христианство заняло положение государственной религии. При этом резко изменилась и сущность христианства. Из религии угнетенных оно стало религией властителей.

После крушения Римской империи христианство сохранило свои позиции и продолжало распространяться по всей Европе.

Высшим законодательным органом христианской церкви издавна были вселенские соборы, т. е. собрания высших церковных деятелей со всех концов христианского мира. Они собираются очень редко и рассматривают основные вопросы догматов веры и правил общественной и личной жизни. Решения вселенских соборов имеют обязательную силу для всех христиан.

В 325 г. н. э. первый Никейский Вселенский собор рассмотрел вопрос о дате празднования пасхи – главного христианского праздника. По постановлению собора пасха должна праздноваться весной, непременно в воскресный день, следующий за первым после весеннего равноденствия полнолунием. Предполагалось при этом, что юлианский календарь достаточно точен и дата весеннего равноденствия – 21 марта – останется навсегда одной и той же. На деле же решение Никейского собора оказалось опрометчивым и через 1200 лет привело к новой календарной реформе.

Григорианский календарь и наша эра

Мысли вавилонских жрецов и римских понтификов были постоянно заняты заботами об интеркаляциях. Их волновало, куда и когда следует добавлять вставной тринадцатый месяц. Введение юлианского календаря ликвидировало предмет их попечения. Но это не значило, что высшее христианское духовенство готово было отказаться от привилегий, связанных с астрономическими расчетами моментов важных событий.

Предвычисление на многие годы вперед даты главного христианского праздника – пасхи, с которым связывались многие другие праздники, стало для служителей христианской религии задачей номер один. Расчет пасхалий стремились поручить, как правило, наиболее осведомленным священникам, но даже им далеко не всегда удавалось избежать промахов и неразберихи. Работа эта была трудоемкой и требовала неослабного внимания. Для расчета дат весенних полнолуний священники пользовались 19-летним метоновым циклом.

Пасхалии составлялись обычно на один или несколько девятнадцатилетних циклов. А годы считались по принятой в Риме «эре Диоклетиана». Она началась, по принятому теперь летосчислению, с 284 г. – с года, когда римские легионы провозгласили императором полководца Гая Аврелия Валерия Диоклетиана.

Диоклетиан известен в истории как яростный гонитель христиан. Почему, собственно, календарные расчеты ведутся по годам, отсчитываемым со дня воцарения этого язычника и лютого врага христианской церкви, – такой вопрос рано или поздно должен был возникнуть. И он возник в середине VI в. н. э. у настоятеля римского монастыря Дионисия Малого. Любопытно, что Дионисий Малый был скифом, родился он в северном Причерноморье, а в Риме получил известность как опытный переводчик с греческого языка.

Дионисий Малый провел какие-то вычисления – нам теперь не известно, какие, – и выдвинул утверждение, что год начала новых рассчитанных им пасхалий, а именно 248 г. эры Диоклетиана, является 532 г. «от рождения Христова».

Нововведение Дионисия Малого, сначала не привлекло к себе никакого внимания. Дионисиев счет по годам «от рождества Христова» начал мало-помалу распространяться лишь через 200-300 лет после его смерти. В обиход канцелярии папы римского он прочно вошел лишь с XV в., а настойчивое внедрение его католической церковью во всем мире относится к XVII в. Наконец, в XVIII в. дионисиево летосчисление переняли ученые, и его употребление действительно стало повсеместным, взамен старого счета «от сотворения мира», «от основания Рима» или по «эре Диоклетиана». Это и есть «наша эра».

Тем самым начало нашей эры – первый день первого года нашей эры – никем никогда не было зафиксировано специально. Оно было придумано скифом Дионисием Малым как условное начало счета годов через пятьсот лет и широко принято христианской церковью через тысячу пятьсот лет после того события, которое, по замыслу, должно было лечь в основу счета.

Астроном в Александрии

Происхождение счета лет «нашей эры» в целом очень показательно для различных календарных систем, которые насчитываются десятками.

На книжной полке передо мной стоят многочисленные объемистые тома «The American Ephemeris and Nautical Almanac».

Такое название носит известный англо-американский астрономический ежегодник. Возьмем наугад один из томов, – это ежегодник на 1969 г. Что за необычный перечень эпох и стилей приведен здесь на первой странице! Оказывается, например, что 14 января 1969 г. исполнился 2722 год римского летосчисления «от основания Рима». В марте, 20 числа, того же года наступил новый, 1389 год у мусульман. Еще через два дня, 22 марта, начался 1891 год индусского календаря. 1 мая служило началом 2718 года эры вавилонского царя Набонассара. 11 сентября 1969 г. наступил 1686 год эры Диоклетиана. 13 сентября праздновали начало 5730 года еврейского летосчисления «от сотворения мира». 14 сентября 1969 г. начался 7478 год по византийскому календарю или же 2281 год по греческому.

Конечно, в жизни народов больших и малых бывали случаи, когда в качестве начала новой календарной эры избиралось событие, имеющее непреходящее общественное значение. Но очень во многих случаях таким началом служили события или случайные, или вообще мнимые, никогда не имевшие места.

Однако вернемся к календарным расчетам. Юлианский календарь со вставкой в каждое четырехлетие одного високосного года предполагает, что средняя продолжительность года составляет 365 дней и 6 часов. На деле год длится 365 дней 5 часов 48 минут 56,1… секунды. Юлианский год длиннее года, отпущенного нам природой, на 11 с небольшим минут. Накапливаясь, эти коварные минуты дают за 128 лет погрешность в целые сутки. А это значит, что за 128 лет «медлительный» юлианский календарь на сутки отстает от природы. Наблюдателю небесных явлений покажется, что день весеннего равноденствия сместился с 21 марта на 20 марта. Таким образом, в XVI в. за период, прошедший со времени Никейского собора, в юлианском календаре накопилась разница в 10 дней, и день весеннего равноденствия отступил на 11 марта. Согласно же постановлению Никейского собора считалось, что весна по-прежнему наступает 21 марта, и пасха, естественно, праздновалась в воскресенье, следующее за полнолунием после 21 марта. Но так как весна наступала все-таки 11 марта, то пасха из праздника начала весны в иные годы грозила превратиться в праздник едва ли не летний.

В 1582 г. папа римский Григорий XIII утвердил проект календарной реформы, предложенный незадолго до этого итальянским врачом и математиком Луиджи Лилио, преподавателем медицины университета города Перуджи.

Лилио придумал очень удачное правило, как согласовать юлианский календарь с природой. Для этого надо только пропускать 3 високосных года за 400 лет. Удобное правило такое: из «вековых» лет с двумя нулями на конце, например 1600, 1700, 1800, 1900, 2000 и т. д., следует считать високосными лишь те, две первые цифры которых делятся без остатка на 4. Три последующих года високосными считать не надо. Следовательно, високосные в юлианском календаре 1700, 1800, 1900, 2100 гг. по проекту Лилио високосными считать не следует. А годы 1200, 1600, 2000 и т. д. остаются високосными в обеих системах[12].

Правило, предложенное Луиджи Лилио, и было утверждено в качестве нового, григорианского стиля, в отличие от старого, юлианского.

Согласно декрету Григория XIII в Италии, Испании, Португалии и католической части Польши вслед за 4 октября 1582 г. наступило сразу 15 октября, и день весеннего равноденствия вновь вернулся на издревле отведенное ему Никейским собором «законное» место, на 21 марта. Другие страны присоединялись к новому календарному стилю в различное время. Франция осуществила этот переход 9 декабря 1582 г. В Великобритании новый стиль был введен лишь в 1752 году, в Японии – в 1873, в Китае – в 1911, в Греции – в 1924, в Турции – в 1926, а в Египте – в 1928 г.

Астролог. Старинная гравюра

Новый стиль, конечно, тоже не безгрешен. В среднем за 400 лет продолжительность года по григорианскому календарю составляет 365 дней 5 часов 49 минут 12 секунд. Такой год на 26 секунд длиннее, чем следовало бы. Накапливаясь, эти 26 секунд рано или поздно вновь приведут к смещению дня весеннего равноденствия, но это случится очень нескоро: смещение в одни сутки накопится в григорианском календаре за три тысячи лет.

После 1800 г. разница между старым и новым стилем достигла 12 дней. После 1900 г. – по старому стилю високосного, а по новому обычного, – эта разница составила уже 13 дней. В 2000 г. она не изменится. По-прежнему, чтобы перейти от старого стиля к новому, надо будет прибавлять 13 дней.

Никого из читателей не поставит теперь в тупик курьезная задача. «Мой дедушка, – сообщает ваш собеседник, – впервые в жизни отметил свой день рождения в восемь лет». Могло ли случиться такое? Конечно, если этот дедушка родился 29 февраля 1896 г., поскольку по новому стилю в 1900 г. 29 февраля в календаре отсутствовало; ему пришлось ждать до 1904 г.

На Руси в допетровское время был принят юлианский календарь со счетом лет по византийскому образцу «от сотворения мира». Петр I ввел в России юлианский календарь со счетом лет «от рождества Христова», который мы называем «старым стилем». Последующие попытки ввести в царской России «новый стиль» наталкивались на непреодолимое сопротивление православной церкви, которая считала неприемлемым для себя использовать «католический» календарь. Новый стиль был введен в нашей стране после победы Великой Октябрьской социалистической революции, в 1918 г.

Как-то раз среди редакционной почты одного из московских еженедельников мне показали письмо молодого человека, который горячо ратовал за безотлагательное введение на территории СССР особого, «лично нашего» календаря со своими постоянными праздниками. «… Что же это получается, – горячился автор письма, – григорианский календарь усложняет все плановые, бухгалтерские, статистические и экономические расчеты. Мало этого, так еще у нас целая армия счетных работников ежедневно, ежемесячно, ежегодно делают ненужную работу из-за религиозных предрассудков старого календаря, тем самым гнут спину на религию, на папу Григория XIII. Неплохо этот папа придумал увековечить себя, вроде мы, советские люди в бога не верим, а дань ему преподносим…»

В высказанных упреках есть большой резон. Многие астрономы неоднократно предлагали проекты новых, гораздо более удобных всемирных календарей. Однако спешить с односторонним введением какого-либо нового календаря в одной стране или даже в ряде стран было бы ошибочным.

Заглянем в прошлое. Французская революция конца XVIII в. смела обветшавшие феодальные устои. Восставший народ, поднявшийся на штурм Бастилии, открыл новую страницу в истории человечества. Революционный подъем захватил и ученых. Конвент вынес, например, решение о создании новой системы мер и весов – «для всех веков, для всех народов!» Вынес он и решение о введении революционного календаря.

Французский революционный календарь был выражением протеста против всего старого быта, против засилия католической церкви. «Христианская эра была эрой жестокости, лжи, вероломства и рабства, – заявил, выступая в Конвенте, руководитель комиссии по реформе календаря Жильбер Ромм. – Она окончилась вместе с королевской властью, источником всех наших зол… Время открывает новую книгу истории, и в своем новом, величественном и простом, как равенство, шествии, оно должно новым и мощным резцом начертать анналы возрожденной Франции…»

В новом календаре упразднялась эра «от рождества Христова» и обычай считать новый год с 1 января. Отменялись старые названия месяцев и семидневная неделя.

Счет лет по новому календарю предписывалось вести с момента уничтожения королевской власти и провозглашения республики (22 сентября 1792 г.), что по счастливому стечению обстоятельств совпало с днем осеннего равноденствия. Год по новому календарю делился на 12 месяцев по 30 дней в каждом. А в конце года добавлялось либо 5, либо 6 дней, которые служили революционными праздниками – «санкюлотидами».

Поэт Фабр д’Эглантин, депутат Конвента, под бурное одобрение присутствующих, представил на утверждение высшему законодательному органу республики специально придуманные им красивые названия месяцев, соответствующие природным явлениям:

Вопрос о введении метрической системы дебатировался впоследствии на протяжении ста лет. В докладе специального комитета при Парижской всемирной выставке 1867 г., активным членом которого был выдающийся русский физик Б. С. Якоби, в пункте 4 читаем: «Так как всякое сбережение труда, как материального, так и умственного, тождественно с умножением богатства, то введение метрической системы, стоящей в этом отношении на одном ряду с машинами и орудиями, железными дорогами, телеграфами, таблицами логарифмов, представляется особенно желательным с точки зрения экономической». И далее: «… недостаток общего всемирного языка станет по крайней мере несколько менее чувствительным, если многочисленные системы мер и весов будут заменены одною всемирною метрическою системою и, таким образом, числовые данные науки сделаются всюду понятными, всюду применимыми».

Эти аргументы были абсолютно справедливыми и возымели силу. Метрическая система в конце концов победила.

А новый французский календарь? Он отражал героическую эпоху великой революции, но не мог, разумеется, найти достаточного числа горячих поборников в других странах. Как, действительно, могли подойти названия месяцев, связанные с климатическими условиями Франции, для стран с другими климатическими условиями и, тем более, для стран южного полушария. Не могло быть в других странах энтузиазма и по поводу введения в конце года длительных «санкюлотид». Революционный календарь просуществовал во Франции лишь в течение 13 лет, и был упразднен вместе с гибелью первой французской республики. На короткий срок действие этого календаря было возобновлено вновь в 1871 г., в период Парижской коммуны.

Григорианский календарь, несмотря на все недостатки, имеет то преимущество, что он носит международный характер. Реформа календаря – тоже дело международное. И она должна быть проведена только так, чтобы он также восполнял отсутствие всемирного языка.

Большое число проектов всемирных календарей было представлено на конкурс, объявленный в 80-х годах прошлого века Французским астрономическим обществом. Первую премию на этом конкурсе получил француз Гюстав Армелин, проект которого предвосхитил основные черты большинства последующих предложений. Календарный год по этому проекту делится на 12 месяцев с четырьмя равными кварталами по 91 дню в каждом. Это составляет ровно 52 недели. В конце года вводится один дополнительный день, который считается «вненедельным»: он не имеет очередного названия дня недели. В високосные годы таких «вненедельных» дней должно появляться два.

В 1923 г. в Женеве при Лиге Наций был создан Международный комитет по реформе календаря. Затем обсуждение календарной реформы продолжалось в Организации Объединенных Наций. Особенно большую инициативу в этом вопросе проявляли представители Индии и лично премьер-министр Джавахарлал Неру. Освободившись от колониального гнета, правительство молодой республики, оказалось перед лицом полнейшего календарного хаоса: в стране применялось около 30 различных местных календарей. Правительство Неру было готово ввести в стране сразу единый мировой календарь. Была надежда, что ООН вскоре примет такой календарь и его удастся ввести в действие с воскресенья 1.января 1956 г. или же с воскресенья 1 января 1961 г. Но этого, к сожалению, не произошло из-за позиции, занятой, в частности, США, Великобританией и рядом мусульманских стран по национальным и религиозным соображениям.

И тем не менее, одностороннее проведение каких бы то ни было календарных реформ в отдельной стране или даже группе стран по-прежнему представляется нецелесообразным. Организация Объединенных Наций еще, безусловно, вернется к этому вопросу, может быть, не раз, и он в конце концов будет решен удовлетворительно.

А основные черты предполагаемого всемирного календаря уже достаточно ясны. Система чередования обычных и високосных лет, как это делается в григорианском календаре, должна, вероятно, сохраняться. Изменится только структура месяцев и недель внутри года. Год может состоять из четырех кварталов равной продолжительности по 91 дню, или из 13 недель, так что дни недели в пределах каждого квартала будут приходиться на одни и те же числа месяцев. Первый месяц квартала может содержать 31 день, два остальных – по 30 дней. В этом случае каждый год и каждый квартал могут начинаться с воскресенья, причем число рабочих дней во всех месяцах будет одинаковым. Это резко упростит планирование работы и учет производительности промышленных предприятий, так как продолжительность всех месяцев, кварталов и полугодий будет совершенно одинаковой.

Во все годы после 30 декабря должен вставляться дополнительный праздничный день – День мира и дружбы народов. В високосные годы должен добавляться еще один вставной праздничный день. Оба вставных дня не являются днями недели и не имеют числа.

Кроме международных праздников, в каждой стране, естественно, сохранятся в календарях свои национальные праздники. В СССР вечно будет отмечаться славная годовщина революции и провозглашения первого в мире социалистического государства. На настольном календаре, который стоит сейчас передо мной на рабочем столе, в верхней части каждого листка написано: «Семьдесят второй год Великой Октябрьской социалистической революции». Такие надписи на наших календарях, конечно же, будут сохраняться в будущем независимо ни от каких реформ.

Небесные знаки

Издавна повелось называть затмения Луны и Солнца, звездные дожди и падения отдельных небесных камней необыкновенными небесными явлениями. Для человека XX в. ничего необыкновенного, впрочем, в таких явлениях нет. Причины их хорошо изучены. О предстоящих затмениях население широко оповещается по радио, по телевидению, в газетах и журналах. Их подробно комментируют ученые.

Знающий, уверенный в силе науки, человек XX в. далек от предрассудков своих предков. Он с затаенным ужасом не ждет, что вслед за очередным солнечным затмением его застигнет врасплох светопреставление, всемирный потоп или моровая язва.

Но в прошлом, когда каждое событие на небе рассматривалось как знамение, «перст божий», «божественное предначертание», необыкновенные небесные явления производили на людей неизгладимое впечатление:

… И в дельтах рек – халдейский звездочет,
И пастухи иранских плоскогорий,
Прислушиваясь к музыке миров,
К гуденью сфер и тонким звездным звонам,
По вещим сочетаниям светил
Определяли судьбы царств и мира.
Все в преходящем было только знак
Извечных тайн, начертанных на небе…

(М. А. Волошин «Путями Каина», 1923)

Особенно большую роль среди необыкновенных небесных явлений играли затмения Луны и Солнца. Умение заранее узнавать о предстоящих затмениях зачастую оборачивалось миром или войной, могло стать вопросом жизни или смерти.

По свидетельству «отца истории» Геродота, один из семи мудрецов древности Фалес Милетский, первый из выдающихся древнегреческих астрономов, получил известность еще и потому, что предсказал солнечное затмение, происшедшее в 585 г. до н. э. в Малой Азии во время битвы лидийцев с мидянами. Сражающиеся были настолько поражены этим событием, что прекратили битву[13].

Истории известны многие другие случаи, когда находчивость в толковании небесных явлений тотчас приносила ожидаемые результаты.

Во время своего последнего, четвертого плавания к берегам Вест-Индии Колумб и его матросы внезапно оказались на грани катастрофы. Из-за ветхости кораблей, которые уже едва держались на плаву, Колумб принужден был прервать плавание и надолго разбить лагерь у берегов острова Ямайки. В отместку за постоянные грабежи местного населения касики Ямайки – правители острова – мало-помалу почти полностью прекратили снабжать белокожих пришельцев съестными припасами. Одолеть касиков силой Колумб не мог. Перед угрозой голодной смерти ему пришлось пойти на хитрость.

Предполагают, что Колумб всегда имел при себе в плаваниях экземпляр «Эфемерид» – сборника справочных астрономических таблиц, изданных во второй половине XV в. в Нюрнберге немецким астрономом Региомонтаном. «Эфемериды» содержали сведения относительно фаз Луны, движений планет и предстоящих затмений примерно на тридцать лет вперед.

Страница «Эфемерид» Региомонтана с предвычислением затмения Луны для 1504 года, которым воспользовался Христофор Колумб, поразив воображение туземцев Ямайки

Зная из «Эфемерид» Региомонтана о предстоящем вечером 29 февраля 1504 г. лунном затмении, Колумб пригрозил касикам, что в наказание отнимет у них Луну. Касики не поверили. В нужный момент Колумб пригласил их к себе и, как хороший актер, прекрасно провел сцену «отнятия» и последующего великодушного «возвращения» Луны.

В ожидании помощи великий мореплаватель пробыл на Ямайке до июня 1504 г., однако с момента «отнятия» Луны необходимые продовольственные припасы доставлялись в его лагерь в изобилии и безо всяких проволочек.

Аналогичные сюжеты стали достоянием художественной литературы.

На страницах романа «Фараон» польский писатель Болеслав Прус рисует панораму жизни, древнего Египта. Главный герой романа, молодой правитель Рамсес XIII задумывает ограничить самоуправство всесильных жрецов. Разворот событий достигает высшего накала. Доведенный до крайности, Рамсес стягивает к храмам войска. Народ стоит на стороне фараона. Жрецы не в силах оказать вооруженное сопротивление. Они обречены. И в эти критические дни верховный жрец Херихор в строжайшей тайне торопит развязку. Секретные агенты Херихора подстрекают толпу кинуться на штурм храмов. Ворота храма сотрясаются от ударов.

«… Несмотря на полдень, тьма сгущалась. В садах храма Птаха запели петухи. Но ярость толпы была уже так велика, что мало кто замечал эти перемены…»

Херихор стоял на виду у осаждающих, и вот он воздел к небу обе руки:

– Боги, под вашу защиту отдаю святые храмы, против которых выступают изменники и святотатцы!

«… Внезапно где-то над храмом прозвучал голос, который, казалось, не мог принадлежать человеку:

– Отвращаю лик свой от проклятого народа, и да низойдет на землю тьма!

И случилось что-то ужасное. С каждым словом солнце утрачивало свою яркость… При последнем же стало темно, как ночью. В небе зажглись звезды, а вместо солнца стоял черный диск в кольце огня…»

Толпа в ужасе бежала, пала ниц и молила о пощаде. Херихор вступился за народ перед Осирисом, и бог – в последний раз! – внял просьбе своих жрецов. Тьма рассеялась, и солнце обрело прежнюю яркость.

Фараон в это время оставался во дворце. Ход затмения ему комментировал преданный жрец, ученик мудреца. Не может ли, поинтересовался фараон, Луна, загородив Солнце, сорваться и упасть с неба?

«… В душе Рамсеса происходила мучительная борьба. Он начинал понимать, что жрецы располагали силами, которые он не только не принимал в расчет, но даже отвергал, не хотел о них и слышать. Жрецы, наблюдавшие за движением звезд, сразу выросли в его глазах. И фараон подумал, что надо непременно познать эту удивительную мудрость, которая так чудовищно путает человеческие планы…»

Нет, совсем не случайные одиночки брались за астрономические наблюдения в древнем мире. Слишком большую власть давали накопленные знания над умами и телами суеверных людей. Они, эти знания, накапливались по крупицам и передавались по наследству, из поколения в поколение, как самое драгоценное богатство.

Мастер на все руки, практичный коннектикутец из острой социальной сатиры Марка Твена «Янки из Коннектикута при дворе короля Артура», получив в драке удар по голове и нежданно-негаданно очнувшись в Англии VI века, также находит путь к спасению в предстоящем солнечном затмении. Этот не подозревавший ничего худого американец объявлен, с явными передержками и преувеличениями, «громадным великаном», «подпирающим небеса чудовищем», «клыкастым и когтистым людоедом» и, как пленник копья королевского сенешаля, должен быть сожжен среди большого стечения народа и в присутствии самого короля Артура.

«… Монах простер руки над моей головой, воздел глаза к голубому небу и что-то забормотал по-латыни; он бормотал довольно долго и вдруг умолк. Я прождал несколько мгновений, затем взглянул на него: монах окаменел. Вся толпа, охваченная одним порывом, поднялась на ноги и смотрела в небо. Я тоже глянул в небо: черт возьми, затмение начинается! Я воспрянул духом, я ожил! Черный ободок все глубже входил в диск Солнца, и мое сердце билось сильней и сильней; толпа и священнослужитель, застыв, не сводили глаз с неба. Я знал, что сейчас все они глянут на меня. И когда они на меня глянули, я был готов. Я придал своей осанке величавость и устремил руку к Солнцу. Эффект получился потрясающий!»

Король Артур вступает с янки в вынужденные переговоры, – он предлагает ему откупиться хоть половиной королевства и умоляет пощадить Солнце. «… Удача мне была обеспечена. Мы, конечно, сторговались бы сразу, но я не в состоянии был остановить затмение: об этом не могло быть и речи. Я попросил, чтобы мне дали время на размышление. Король сказал:

– Долго ли ты будешь размышлять, добрейший сэр? Будь милосерд, погляди, с каждым мгновением становится все темнее. Прошу тебя, ответь, сколько времени нужно тебе на размышление?

– Немного. Полчаса, быть может – час.

Раздались тысячи страстных возражений, но я не мог сократить срок, так как не помнил, сколько времени длится затмение…» Вот где неожиданно сказалось для предприимчивого американца отсутствие начальных астрономических знаний!

«… Тьма все сгущалась, и горе охватило народ. Тогда я сказал:

– Я все обдумал, государь. Чтобы вас проучить, я не буду мешать тьме распространяться, – пусть ночь охватит весь мир; от вас самих будет зависеть, верну ли я солнце, или погашу его навсегда…»

Герой Марка Твена выдвигает свои условия, а потом придумывает одну уловку за другой, чтобы оттянуть время до наступления полной фазы затмения. Он сначала требует принести ему одежду, а потом выдвигает новое требование. «… Я сказал, что опасаюсь, как бы король, поразмыслив, не передумал и не отменил впоследствии решения, принятого под влиянием внезапного порыва; поэтому я заставлю тьму еще немного сгуститься и, если король тём временем не изменит своих решений, я ее рассею. Это условие не понравилось ни королю, ни зрителям, но я был непреклонен.

Пока я мучился, натягивая на себя ужасные одежды шестого века, становилось все темней и темней, черней и черней. Наконец стало темно, как в шахте, и вся толпа завыла от ужаса, почувствовав дуновение холодного, таинственного ночного ветра, и увидев в небе мерцающие звезды. Вот оно, полное затмение! Я один радовался ему, все остальные пришли в отчаяние, что, впрочем, вполне естественно. Я сказал:

– Король своим молчанием подтверждает все, что он обещал.

Затем я воздел руки к небу, простоял так несколько мгновений и возгласил как мог торжественнее:

– Да рассеются чары, да сгинут они без вреда!

Меня окружала глубокая тьма, и ответом мне была мертвая тишина. Но когда из тьмы вынырнул серебряный ободок Солнца, весь двор огласился громкими криками и меня прямо захлестнул потоп благословений и благодарностей… Я стал вторым лицом в королевстве, получив в свои руки всю полноту государственной власти, и отношение ко мне было отличное!»

Еще один интересный пример влияния солнечного затмения на события дает история Грузии. В начале IV в. н. э. грузинская царица долгое время тщетно склоняла царя принять христианскую веру. Царь колебался и долго откладывал свое решение.

Однажды, во время охоты, день неожиданно начал меркнуть, и насмерть напуганный царь со свитой пришел в неописуемое отчаяние. В трепетном страхе вспомнил он чудесное имя Христа и стал горячо молиться о ниспослании ему спасения. День вскоре просиял, и царь, благополучно возвратился домой.

После этого случая, гласят летописцы, православное христианство распространилось по всей Грузии. Грузия стала православной страной за шесть с лишним веков до крещения Руси.

Через века и страны прошла вера людей в астрологические пророчества. Что породило астрологию? Ответ на этот сложный вопрос не может быть однозначным. Конечно, веру в астрологию поддерживало религиозное поклонение обожествленным небесным светилам. С другой стороны, уже в древности была подмечена цикличность явлений на небе и на Земле, – в этой связи возникали основания полагать, что и те и другие каким-то неведомым образом могут быть связаны между собой. В результате, как свидетельствует история человечества, уже в далекие времена в разных странах появляются звездочеты-астрологи, которые берутся предсказывать судьбы отдельных людей и целых народов. К их услугам прибегают часто, и особенно часто в тяжелые минуты жизни.

Деятельность астрологов, как и всяких предсказателей, во все эпохи была полна опасностей.

Наши юные читатели, увлекающиеся романами Вальтера Скотта, может быть помнят в его книге из истории Франции XV века «Квентин Дорвард» драматическую сцену, разыгравшуюся между французским королем Людовиком XI и придворным астрологом Мартиусом Галеотти. Коварный король, запутавшийся в хитросплетениях собственных тайных замыслов, оказывается заточенным в крепости своего воинственного вассала Карла Смелого. Людовику грозит смерть, однако даже в эту тягостную минуту мстительного монарха неотступно преследует мысль успеть свести счеты со своим астрологом. Вероломный король приказывает находящемуся вместе с ним в темнице палачу приготовиться к тому, чтобы быстро и без лишнего шума повесить своего ближайшего советника, «этого обманщика, этого шарлатана, этого гнусного звездочета, этого подлого лжеца, благодаря которому я, как болван, попался в ловушку!.. Сочетание созвездий! Вот вам и сочетание!».

Мартиус Галеотти является по вызову короля к нему в башню. «… Астролог умел также внимательно наблюдать все, что происходило на земле, как и то, что совершалось на небе, и от его острого взгляда не ускользнул блок с веревкой, которая еще слегка покачивалась, как будто приготовления были только что прерваны его неожиданным приходом. Смекнув, в чем дело, и призвав на помощь хитрость и изворотливость, он решил пустить в ход все средства, чтобы избавиться от грозившей ему опасности…»

Король в гневе обвиняет своего астролога в невежестве и обмане: «… Вон! Ступай вон, но не думай, изменник, что ты избежишь заслуженной кары: над нами есть бог!» – последние слова должны послужить сигналом палачу для исполнения его обязанностей. Однако Галеотти продолжает твердо стоять на своем, что все трудности будут вскоре преодолены, и впереди короля ожидает счастливый ход событий.

Людовик де Валуа задает своему астрологу последний вопрос: может ли его мнимое искусство предсказать час собственной смерти?

– О король, – без промедления отвечает не растерявшийся Галеотти, – единственное, что я могу утверждать вполне определенно, это что моя смерть наступит ровно за двадцать четыре часа до смерти вашего величества.

Уловка спасает находчивого астролога. Короля, стоявшего на краю собственной гибели, начинает мучить червь сомнения, что если на этот раз доля истины и впрямь заключена в этом мрачном пророчестве, и он откладывает исполнение принятого решения:

– Завтра мы еще поговорим об этом подробнее. Иди с миром, высокомудрый отец мой… Иди с миром! Иди с миром!..

Людовик трижды повторил последние слова, которые служили условным знаком для отмены казни, но, опасаясь, как бы палач не ошибся, он сам «проводил астролога через зал, не выпуская полы его платья, точно боялся, как бы у него не вырвали ученого мужа и не лишили жизни тут же, у него на глазах…»

Так самый мстительный из монархов своего времени был обманут «благодаря грубому суеверию и страху смерти, перед которой он трепетал, зная, сколько тяжких грехов лежит на его совести».

Но, конечно, далеко не всегда астрологам удавалось так сравнительно легко избегать грозящей им кары. Приведем в качестве другого примера небольшой эпизод из исторического романа Р. Хаггарда «Дочь Монтесумы». Он занимает всего несколько строк.

Охваченный страхом перед нашествием испанских завоевателей, последний император ацтеков Монтесума посылает за астрологом, прославленным на всю страну мудростью своих прорицаний. «… Астролог явился, и Монтесума заперся с ним наедине. Не знаю, что он сказал императору, но, по-видимому, ничего приятного не было в его пророчествах, потому что той же ночью Монтесума приказал своим воинам обрушить дом мудреца, и тот погиб под развалинами собственного жилища».

Астрология играла большую роль и в древнем мире, и в средние века. Она возникла тогда, когда древние астрономы только-только сумели нащупать первые закономерности в природных явлениях, научились делать первые предвычисления положений небесных светил, фаз Луны, затмений Луны и Солнца. Власть, даваемая астрономическими знаниями, заставляла скрывать эти знания. А сам факт существования тайных знаний вел к расцвету тайных наук, в том числе и астрологии.

Правители заставляли народы повиноваться себе силой оружия. Помогая им в этом силой своих тайных знаний, служители религии в большинстве случаев могли склонить к повиновению и чересчур необузданных правителей. Вот почему мы и говорим, что астрономия – наука «неземная» – тысячелетиями служила самым что ни на есть земным целям, служила прочным оплотом могущества сильных мира сего. В этом, как мы уже говорили, помимо практического значения, заключался второй важный стимул развития древней астрономии.

Древние наблюдения солнечных и лунных затмений, которые тщательно регистрировались и описывались, в наши дни сослужили неожиданную службу историкам. Зная теорию движения Солнца и Луны, астрономы сумели рассчитать даты затмений и районы их видимости на многие тысячелетия в глубь веков. Затмения стали «картой времени», той надежной хронологической основой, к которой историки могут теперь привязывать местные календари, эры и другие исторические события, датировка которых иными методами затруднительна.

Образы далекого прошлого

Время неотвратимо стирает в памяти людской черты наших далеких предков. Лишь с огромным усилием удается восстановить заботы и мечты, строй мыслей и мотивы поступков, методы исследований, которые использовались учеными глубокой древности, их подлинное влияние на сознание современников.

Разобравшись в тонкостях вавилонской астрономии, мы, к сожалению, практически ничего не знаем о самих вавилонских звездочетах. Редкие глиняные таблички донесли до нас лишь несколько имен то ли авторов, то ли переписчиков, то ли владельцев лунных таблиц. Самого известного среди них звали Кидинну, или Киден. Сохранились также греческие записи о том, что в III в. до н. э. вавилонский астроном по имени Берос прибыл на греческий остров Кос, где и занялся преподаванием вавилонской науки среди греков.

Сведения о том, какими методами вели наблюдения вавилонские астрономы, предельно скудны.

Еще беднее наши сведения о месте астрономии в той великой восточной цивилизации, которая достигла расцвета в середине III тысячелетия до н. э. в плодородной долине реки Инд. О ее существовании стало известно лишь в двадцатые годы нашего столетия после открытия археологами Мохенджо-Даро и Хараппы – руин двух крупных центров этой цивилизации. Так же, как в случае со Стоунхенджем, историки видят сегодня лишь «верхушку айсберга» – гораздо более позднюю по времени деятельность тех выдающихся индийских ученых, которые являются наследниками и продолжателями тысячелетних традиций своей родины. По общему признанию, ведущее место в их числе принадлежит математику и астроному V века Ариабхате. В 23 года он написал сочинение, в котором нашли яркое отражение многие достижения предшествующих поколений. Он оказал значительное влияние практически на всю позднейшую индийскую науку. «Ариабхатия» переведена с санскрита на большинство европейских языков.

В 1975 г. по соглашению о научном сотрудничестве между СССР и Индией советская ракета-носитель вывела на орбиту первый индийский искусственный спутник Земли. Премьер-министр Индира Ганди предложила назвать его Ариабхатой. Спутник получил имя выдающегося, сына Индии, родившегося за 1500 лет до рождения первенца индийской космонавтики.

В Древнем Китае первая астрономическая обсерватория была оборудована за 1100 лет до н. э. На ее месте поныне сохранились остатки старинного гномона – древнейшего астрономического прибора, построенного здесь в VII в. до н. э. Записи на каменных плитах свидетельствуют о последующих перестройках этой обсерватории.

В Древнем Китае существовала особая коллегия астрономов, которая должна была заботиться о неукоснительном исполнении императорского церемониала. Императорский дворец, дворцы китайской знати и храмы ориентировались по странам света. Во время официальных церемоний император всегда обращался лицом на юг.

Начало каждого из времен года император вместе со свитой встречал торжественным молебствием. В первый же из указанных астрономами благоприятных дней весны он шел за плугом и проводил в поле три борозды.

Китайские астрономы составляли календари и с этой целью вели непрерывные наблюдения, отмечая все происходящие на небе явления. Подробные китайские летописи послужили материалом для изучения комет, новых и сверхновых звезд.

Рисунки комет и «падающих звезд», сделанные древнекитайскими астрономами. В отличие от европейских китайские наблюдения астрономических явлений отличались гораздо большей полнотой

Развивая традиции своих предшественников, в IV в. до н. э. китайские астрономы Гань Гун и Ши Шэнь составили звездный каталог. Каталог, как он выглядел в позднейшее время, включал описание свыше 800 звезд, для 120 из которых были приведены довольно точные координаты.

Подобно вавилонянам, китайские ученые использовали наблюдения звезд и планет для астрологических предсказаний. Один из авторов первого звездного каталога, астроном Ши Шэнь, высказывает в своем астрономическом труде такие соображения: «Если на троне – мудрый государь, Луна следует правильным путем. Если государь не мудр и властью пользуются министры, Луна сбивается с пути. Если высшие чиновники ставят свои личные интересы выше своих обязанностей, Луна отклоняется к северу или к югу. Если Луна движется быстро, это бывает потому, что государь медлит с наказанием; когда Луна замедляет движение, это происходит потому, что государь скор на расправу».

Китайская империя, отгородившаяся от остального мира Великой китайской стеной, вела очень обособленный образ жизни, и достижения китайской науки не оказывали поэтому заметного влияния на деятельность ученых античного мира.

Когда европейские исследователи ищут истоки нашей современной культуры, их работы упираются в тот удивительный период древней истории, который часто образно зовется «греческим чудом». За сравнительно короткий в историческом масштабе период времени в Греции совершился переход к принципиально новому типу мышления. В философии на смену мифам пришло мышление понятиями. В юриспруденции вместо традиционного обычая вступил в силу закон – все свободные граждане были равны перед единым законом. В искусстве возник запрет на плагиат, художники перестали копировать предшественников, и художественное творчество оказалось раскрепощенным от ярма незыблемого канона.

Еще недавно считалось, что все эти достижения обязаны своим происхождением необычайному взлету греческого гения. Сегодня мы вплотную подошли к материалистическому пониманию фундамента этого взлета. В отличие от великих земледельческих цивилизаций древности эллины жили не только на побережье, но и на тысячах разбросанных в море островков. Решающую роль в становлении греческого образа жизни сыграл корабль. Он разрушал привычные устоявшиеся связи, подчинял волю отдельных людей избранному руководителю, требовал выделения прослойки умелых универсалов-капитанов. Постоянная возможность разбойничьих нападений с моря укрепляла местную власть, делала необходимым для жителей совмещение профессий. Для нас важно, что в конечном счете вся совокупность особых условий жизни греческого общества привела к появлению теоретического мышления. Оно стало основой взлета античной науки, в том числе астрономии. Античная Греция дала миру многих великих ученых.

Великими мыслителями древней Греции были Евдокс из города Книда и Аристотель из города Стагира.

Евдокс был на 25 лет старше Аристотеля, родился он около 408 г. до н. э. Евдокс первым дал геометрическую картину мироздания, придумав многочисленные вращающиеся вокруг Земли прозрачные сферы, к которым прикреплены неподвижные звезды, Солнце, Луна и планеты.

Летронский папирус, датируемый II в. до н. э., содержит комментарии к учению о небесных сферах греческого мыслителя IV в. до н. э. Евдокса. Это древнейший из известных греческий иллюстрированный папирус с текстом по астрономии

Астрономические взгляды Евдокса получили распространение благодаря стихам знаменитого греческого поэта-дидактика Арата. До нас дошли только отрывки из сочинения Арата: перечисление основных созвездий, описания их восходов и заходов, некоторые астрологические предзнаменования – по-видимому, это отдельные части из большой астрономической поэмы Арата «Феномены» («Явления»), в которой говорилось не только о движениях звезд, но и о движениях планет.

Как и все поэты-дидактики, Арат не ставил себе задачи поразить слух современников изысканным литературным слогом, а просто пользовался удобной стихотворной формой для систематического изложения господствовавших тогда астрономических воззрений, преимущественно воззрений Евдокса. Поэму Арата можно считать обзорным научным трактатом, хотя сам автор никогда не выполнял научных наблюдений и не упускал лишний раз случай блеснуть обращением к истории или к мифологии. Местами стихи Арата звучат величественно и очень поэтично —

… В ясные ночи, когда все чудесные звезды
Перед очами людей небесная тьма рассыпает,
И ни одна не бледнеет звезда перед юной Луною,
Но проникают сквозь сумрак они своим ярким сияньем,
Этой порой неужели не будет полно восхищенья
Сердце того, кто увидит увенчанный кругом широким
Весь небосвод?…

«Феномены» Арата имели в античности огромный успех. Эта поэма служила образцом Каллимаху и Эратосфену. В Риме ее переводили на латынь Цицерон и Цезарь Германик. Арату подражали Вергилий и Овидий. Так, вместе со стихами Арата, взгляды Евдокса Книдского приобрели в древности широкую популярность.

Картину мира Евдокса еще больше усовершенствовал Аристотель. Подобно Евдоксу, Аристотель был убежден в шарообразности Земли и доказывал это появлением кораблей из-за горизонта, видом лунных затмений и другими фактами. Одновременно он доказывал также и шарообразность Луны.

Аристотель Стагирит был учеником знаменитого афинского философа Платона, друга и ученика Сократа. Аристотель учился в школе Платона, которая размещалась на окраине Афин, в роще, посаженной в честь мифического героя Академа. По имени этой рощи школа Платона называлась Академией. От этого древнегреческого учреждения происходит название всех современных академий.

Аристотель, по выражению Фридриха Энгельса, – «самая универсальная голова» среди древнегреческих философов[14]. Он заложил основы логики, психологии, этики, эстетики, физики, биологии и многих других наук. Он оказал колоссальное влияние на все последующее развитие естествознания.

Устройство мира по Аристотелю хорошо отвечало наблюдаемым на небе движениям светил. Впоследствии его взяла под свою защиту христианская церковь, которая, впрочем, в конечном счете «убила в Аристотеле живое и увековечила мертвое»[15]. Идеи Аристотеля, дополненные Птолемеем, в качестве непререкаемого догмата просуществовали полных 19 веков, вплоть до эпохи Коперника.

Вьются, как тропы в лесу, расходясь и пересекаясь, жизненные пути ученых и судьбы научных коллективов. Греческий философ Сократ был учителем философа Платона. Из афинской Академии Платона вышел величайший мыслитель античности Аристотель. В расцвете сил философ Аристотель взялся за воспитание мальчика Александра, наследника македонского престола и будущего завоевателя полумира. После покорения Египта воин Александр Македонский основал город, которому предстояло на многие века стать признанным центром античной науки и культуры.

Эпоха эллинизма

Заложенная в 332-331 гг. до н. э. на берегу Средиземного моря, в дельте Нила, египетская Александрия призвана была расширить морскую торговлю этой страны. Город с широкими мощеными прямыми улицами воздвигался по единому проекту, разработанному лучшими греческими архитекторами.

Александр. Македонский умер в возрасте 33 лет. В Александрии с величайшими почестями было погребено перевезенное из Вавилона его набальзамированное тело. Империя могущественного завоевателя распалась. В разных частях ее власть захватывают не поладившие между собой сподвижники Александра. Один из полководцев провозглашает себя царем Египта – басилевсом. Величественная Александрия становится столицей Египетского царства.

По примеру богатых греческих владык династия новых повелителей Египта Птолемеев задумывает привлечь в столицу лучших ученых и поэтов своего времени. В Александрии возникает невиданное учреждение – Храм Муз – Музей, или, точнее, в греческом произношении, Мусейон, который дает кров всем приглашенным в столицу знаменитостям.

Ученые и поэты жили в Мусейоне, освобожденные от повседневных забот, в избытке обеспеченные всем необходимым для плодотворной творческой работы. # Они писали книги, изобретали, строили приборы, упражнялись в ораторском мастерстве.

Самой притягательной силой Храма Муз, которая особенно влекла к себе ученых со всех концов эллинистического мира, стала Александрийская библиотека. Она не знала себе равных. В годы расцвета библиотеки в ней насчитывалось свыше полумиллиона рукописей.

Хранителем библиотеки, ее признанным главой и руководителем всегда назначался достойнейший из достойных александрийских мыслителей. При Птолемее III Эвергете этот пост занимал поэт Каллимах, автор поэмы «Волосы Вероники». Сменил Каллимаха в роли хранителя библиотеки географ и математик Эратосфен.

Не надо заблуждаться, будто бы поэты и ученые обретали по милости египетских царей рай на земле, будто бы они могли делать за царский счет все, что им заблагорассудится. Мусейон, по отзывам вольнолюбивых современников, был «золоченой клеткой», и попавшие в нее обязаны были прежде всего воспевать щедрость и мудрость богоравных правителей Египта. И тем не менее не знающее себе подобных творческое объединение наиболее образованных людей эпохи, собиравшихся в Александрии, приносило богатейшие плоды.

Из среды александрийских ученых вышел величайший математик древности Евклид. При участии многих обитателей Мусейона был воздвигнут Александрийский маяк – башня-колосс высотой в 120 м, признанная одним из семи чудес древнего мира. Маяк стоял подле Александрии, на острове Фарос, и в слове «фары» до сих пор живет для нас воспоминание об этом лучезарном александрийском гиганте.

Процветала в Мусейоне и астрономия. В течение шести – семи веков подавляющее большинство известных греческих астрономов, географов и картографов так или иначе были связаны в своей работе с александрийским Мусейоном.

В Александрии первыми в античном мире выполняли наблюдения положений звезд Аристилл и Тимохарис. Там же работал и «Коперник древнего мира» Аристарх Самосский.

Среди заслуг Аристарха перед последующими поколениями астрономов есть одна, которая заметно выделяет его из плеяды всех других античных ученых. На основании своих астрономических наблюдений Аристарх Самосский отрицал центральное место Земли во Вселенной. Он утверждал, что Земля обращается вокруг Солнца.

К сожалению, Аристарх не обладал убедительными доводами, и его мысль была всего-навсего гениальной догадкой. Современники Аристарха продолжали придерживаться успевших укорениться геоцентрических взглядов Аристотеля.

Огромное значение для развития античной астрономии имели великолепные наблюдения Гиппарха. Этот крупнейший греческий астроном, уроженец малоазиатского города Никеи, жил и работал на острове Родосе, но также поддерживал тесный контакт с александрийскими учеными. В 134 г. до н. э. Гиппарх отметил на небе вспышку Новой звезды в созвездии Скорпиона. Считается, что именно это навело его на мысль составить для потомков подробный каталог с возможно более точным указанием положений на небе около тысячи звезд. Труд Гиппарха не пропал даром. На его каталог равнялся Птолемей и он служил многим поколениям астрономов.

Гиппарх первым ввел деление звезд по так называемым звездным величинам. Он разделил все видимые на небесном своде звезды по блеску на несколько классов. Самые яркие звезды он назвал звездами первой величины. Затем следовали звезды второй, третьей, четвертой, пятой звездной величины. Самым слабым из наблюдавшихся им звезд Гиппарх присвоил шестую звездную величину.

В результате остроумных измерений Гиппарх уточнил многие астрономические константы, которые послужили ему для создания новых таблиц движения Солнца и Луны.

Птолемей с армиллярной сферой в руках. Деревянная скульптура XV в. в Ульмском соборе. Прижизненных изображений Птолемея не сохранилось, и воспроизведенная здесь фигура в стиле своей эпохи является столь же свободной фантазией художника, как и все другие портреты великого астронома II в. н. э.

С именем Гиппарха связывается введение на земной поверхности системы географических координат – широты и долготы.

Наконец, в II в. н. э. в Александрии жил и работал величайший из астрономов древности Клавдий Птолемей[16].

Птолемею очень не повезло с биографами. Если на рубеже I и II вв. н. э. в Римской империи появилась череда выдающихся историков и бытописателей – Плиний Старший, Тацит, Светоний, оставивших нам много биографических подробностей о различных деятелях, то к концу жизни Птолемея в истории, казалось, главное уже было написано, и будто никому не хотелось вновь браться за перо. Ничего не сообщают о Птолемее другие ученые. Сам Птолемей тоже не распространялся о своем жизненном пути. Поэтому мы не знаем даже, когда и где он родился, сколько лет прожил и когда умер. Не знаем, кто были его учителя и остались ли после него ученики. Однако нам доступны его многочисленные сочинения, большие и малые. Он занимался математикой, астрономией, географией. Не сторонился Птолемей и астрологии, в которой стремился увидеть объективные физические начала.

Вслед за Аристотелем Птолемей рассматривает как само собой разумеющееся деление мира на 3 области: подлунную, надлунную и местопребывание божественных сущностей – эмпирей. В подлунном мире, где расположена Земля, происходит возникновение и гибель всевозможных вещей. Все здесь преходяще и подвержено тлению. Кстати сказать, это выражение – подлунный мир, как художественный образ для бренной Земли – очень надолго сохранилось в литературе:

«…И славен буду я, доколь в подлунном мире
Жив будет хоть один пиит,» —

так в 1836 г. незадолго до гибели писал А. С. Пушкин.

Резко отличается от подлунного мира область надлунная, которая находится в центре внимания Птолемея. Здесь нет места переменчивости и тлению, рождению и смерти. Здесь находятся вечные небесные светила. Если в подлунном мире тела движутся по прямым линиям и с течением времени замедляют свой бег, то в надлунном мире господствуют совсем другие законы. Небесные тела с равномерной скоростью вечно совершают движение по самым совершенным линиям – по окружностям.

Клавдий Птолемей собрал воедино и свел в разработанную математическую систему астрономические воззрения своих великих предшественников Евдокса, Аристотеля и Гиппарха. Исходя из убеждения в гармонии мира и совершенстве всех небесных тел, Птолемей сохранил традиционное представление о том, что планеты могут двигаться только равномерно и только по правильным круговым орбитам. Это, однако, резко противоречило фактически наблюдаемым движениям планет, которые описывали на небе петли, перемещаясь порой даже попятно – в обратном направлении.

Выход из трудного положения, намеченный предшественниками Птолемея, в математическим отношении был блистательно доведен им до логического конца. Все планеты, по мысли Птолемея, движутся равномерно по малым окружностям, называемым эпициклами. А центры эпициклов, в свою очередь, тоже равномерно движутся по большим воображаемым окружностям, называемым деферентами. Центры же всех деферентов расположены вблизи от находящейся в центре мира неподвижной Земли. Это была очень стройная геометрическая схема, важное достоинство которой состояло в том, что, подбирая соответствующие размеры воображаемых окружностей и скорости движения по деферентам и эпициклам, можно было дать довольно точную математическую теорию движения планет. Такая теория позволяла предвычислять характерные положения планет и периоды их попятного движения.

Работы Птолемея завершили длительный период развития греческой астрономии. Птолемей жил спустя восемь веков после Фалеса Милетского, и эпоха этого прославленного философа древности, родоначальника древнегреческой астрономической мысли была по времени так же далека от Птолемея, как от современного жителя Москвы далека эпоха ее основателя князя Юрия Долгорукого.

Птолемей подвел черту не только под греческой, но и под всей античной астрономией. Он Искуснейшим образом систематизировал все предшествующие астрономические знания и подробным образом изложил их в уникальном труде «Великое математическое построение астрономии в XIII книгах». От греческого слова «величайший» этот трактат стали называть «Мэгистэ»; отсюда при переводе на арабский язык возникло его искаженное название «Альмагест».

В период своего создания «Построение» Птолемея было прогрессивным сочинением огромной научной ценности. Его автор, насколько это было под силу мышлению человека в эпоху античности, стоял в основном на позициях материализма и даже был не чужд элементов диалектики. Птолемей не занимался теологией и отнюдь не абсолютизировал свои геометрические схемы, которые служили для математического предсказания положения светил на небосводе. Вплоть до появления сочинения Николая Коперника «Альмагест» Птолемея оставался настольной книгой всех астрономов. И не вина Птолемея, что через несколько столетий после его смерти отцы церкви доработали его схемы в интересах господства христианства, возведя в непререкаемую истину. Будучи при создании своем оригинальным математическим построением, птолемеева геоцентрическая система мира со временем превратилась в окостеневшую догму и стала в средние века страшным тормозом научного прогресса.

Александрийский Мусейон не воспитал больше астрономов, равных по всесторонности и глубине своих знаний Клавдию Птолемею. Значение Александрийской библиотеки в первые века нашей эры уменьшилось. Впервые она серьезно пострадала в 48 г. до н. э. при осаде Александрии Юлием Цезарем. Впоследствии библиотеку и Мусейон сделали объектом своих нападок деятели христианской церкви.

В IV в. н. э. в Александрии стала жертвой религиозного фанатизма ранних христиан первая в мире женщина-астроном Гипатия, дочь математика Теона. По наущению местного епископа она была растерзана возбужденной толпой верующих. Вскоре христиане подвергли разграблению и Мусейон, и библиотеку. Согласно одной из версий книгами Александрийской библиотеки шесть месяцев топили общественные бани. Не все историки согласны с этим, впрочем, только на том шатком основании, что книг на шесть месяцев топки в ту пору попросту не нашлось бы, – их оставалось уже немного.

Окончательно Мусейон и библиотека погибли в 641 г. н. э. после завоевания Александрии арабами.

Старинный угломерный инструмент «посох Якова»

«Если в этой библиотеке содержатся только книги, толкующие Коран, – рассуждал, как гласит другое предание, предводитель завоевателей, – то они не представляют большой ценности, и их можно уничтожить. Если же в ней хранятся книги, противоречащие Корану, то они тем более подлежат немедленному уничтожению».

С наступлением Средневековья уникальная сокровищница знаний античного мира стала вызывать к себе недоверие и слепую ненависть. И она погибла.

Астрономия стран ислама

В V в. н. э. Западная Римская империя, обескровленная восстаниями рабов и набегами соседних племен, прекратила свое существование. Города, крепости, виллы аристократов подверглись опустошению и разгрому. Крупные очаги культуры античного мира сохраняются лишь на Балканском полуострове, в Малой Азии, Сирии, Египте и Палестине – в богатых областях, входивших в состав Восточной Римской империи-Византии.

Наибольшего расцвета Византийская империя достигла в VI в. н. э. при императоре Юстиниане. Затем последовал период кровопролитных войн с соседним Иранским царством, изнуривших как Иран, так и Византию. В результате обе страны стали добычей быстро окрепшего государства арабов.

Толчком и стимулом к объединению арабов, кроме экономических причин, послужило также возникновение мусульманской религии.

Вскоре после смерти пророка Мухаммеда в первой половине VI в. арабы подчинили себе Аравийский полуостров и в несколько десятков лет завоевали всю территорию Иранского царства от Персидского залива до Кавказа, Сирию, Египет и Северную Африку. В дальнейшем при поддержке мавров они переправились через Гибралтарский пролив и за три – четыре года покорили почти всю территорию нынешней Испании.

Так, менее чем за 100 лет, возник огромный Арабский халифат, по размерам превосходивший Римскую империю во времена ее могущества. Арабы захватили огромные территории Средней Азии, Азербайджан, Армению, Грузию, халифат граничил с Индией, Китаем, его владения доходили до Центральной Африки.

Захват богатых стран с древней культурой оказал решающее влияние на общественный строй вновь возникшей мировой державы. Поначалу фанатичное мусульманское духовенство без пощады уничтожало культурные ценности других народов. Но постепенно арабская знать сливалась со знатью покоренных народов.

Центр халифата переместился с бедного Аравийского полуострова. Новыми столицами стали сначала Дамаск, потом Багдад. Арабы познакомились с наукой и литературой подвластных им народов, во многом усвоили их взгляды. В результате творческого объединения различных стилей, традиций, научных взглядов и получила начало арабская культура.

В странах Арабского халифата процветали архитектура, поэзия, математика, художественные ремесла. Но главенствующее место в деятельности ученых арабского мира занимали медицина и астрономия.

Арабские халифы считали своим долгом заботиться о своей текущей жизни и о своем будущем. Позаботиться об их здоровье призвана была медицина. Астрономия же должна была взять на себя проблемы измерения времени, ориентации сооружений, предсказание будущего. Именно арабские звездочеты заметно развили астрологические верования древних вавилонян.

С крушением Римской империи астрономия в Европе приходит в полный упадок. Она не интересует покорителей Рима – ни готов, ни гуннов, ни франков, ни вандалов. Арабы же сумели сохранить и приумножить великое астрономическое наследие античности. Древняя наука греков, сирийцев, иранцев, среднеазиатских народов продолжала жить на арабском языке.

Подобно заботливой няне, бережно отпаивающей молоком зачахшего от тяжелой болезни ребенка, ученые арабского мира сберегали от дальнейшего уничтожения и воспроизводили древние приборы, рукописи, изучали методы наблюдений, применяемые античными авторами. Они переводили на арабский язык сочинения греческих мыслителей, составляли комментарии, писали учебники. Они же заимствовали в Индии современную цифровую систему, где значение цифры зависит от ее места. Но работа арабских ученых не сводилась к простому копированию чужих исследований. Они строили обсерватории, конструировали новые приборы, выполняли многочисленные самостоятельные наблюдения.

Большую заботу о сохранении наследия античной Греции проявил герой сказок «Тысячи и одной ночи», могущественный багдадский халиф конца VIII в. Гарун ар-Рашид. Еще дальше пошел его сын и преемник халиф ал-Мамун (правил с 813 по 833 гг. н. э.), который основал в Багдаде «Дом мудрости» – научный центр с библиотекой и астрономической обсерваторией. В мирный договор с византийским императором по требованию ал-Мамуна был специально вставлен пункт о передаче ему многочисленных греческих рукописей. Среди них попало в руки арабов и было переведено на арабский язык «Великое математическое построение» Клавдия Птолемея.

Для практических целей астрономы арабского мира широко пользовались ручным угломерным прибором под названием астролябия. На рисунке астролябия 1588 г., выполненная по арабским образцам мастером Габермелем в Праге

Ал-Мамун превратил Багдад в средоточие культурной и научной жизни стран Арабского халифата. Именно по приказанию ал-Мамуна арабские ученые вновь провели измерения размеров Земли. Представления о шарообразности Земли не противоречили Корану, и поэтому такая работа не считалась у мусульман вредной.

Измерение выполнялось в пустыне Синджар между городами Тадмором (древний сирийский город Пальмира) и Раккой, вероятнее всего, при участии выдающегося астронома ал-Хорезми. Как повествуют дошедшие до нас источники, две группы астрономов разошлись из одной точки на север и на юг, вдоль меридиана, измеряя пройденный путь и изменение высоты звезд над горизонтом. Таким методом – по сути, это был тот же старый метод Эратосфена – арабы промерили длину одного градуса меридиана и заново вычислили радиус земного шара.

Среди багдадских астрономов более позднего времени можно назвать Ибн ал-Хайсама (965-1039 гг.). За «Книгу оптики» Ибн ал-Хайсам, известный в Европе под латинизированным именем Альхазен, приобрел лестный эпитет «отца оптики». Широкое признание получили его трактаты о зажигательных зеркалах и математические труды. Другой арабский астроном Ибн Юнис (950-1009 гг.) – автор Хакимитскцх таблиц, содержавших данные о движении Солнца, Луны и планет. На протяжении двух столетий Хакимитские таблицы оставались лучшими в своем роде, пока в середине XIII в. не появились более совершенные Ильханские таблицы, составленные в городе Мараге (Южный Азербайджан – около северо-западной границы современного Ирана) Насирэддином Туси (1201-1274 гг.).

Туси основал в Мараге хорошо оснащенную астрономическую обсерваторию. Его покровитель Хулагу-хан, внук Чингисхана, долго противился такому расточительству. Тогда Туси предложил хану во время ночевки его войска в горах спустить с кручи медный таз. Таз, увлекая за собой каменную лавину, произвел ужасающий грохот, повергнув войско в панику. «Мы знаем причину этого шума, – настаивал Туси, – а войско не знает; мы спокойны, а они волнуются. Так же, если мы будем знать причины небесных явлений, мы будем спокойны на Земле». Доводы подействовали, и Хулагу-хан отпустил на оборудование обсерватории в Мараге 20 тыс. динаров. В Марагу стекались все рукописи и астрономические приборы. Ученых, которые попадали в руки воинов Хулагу-хана, не убивали, а привозили в Марагу. Марагинская обсерватория размещалась в нескольких зданиях и располагала обширной библиотекой.

Значительный вклад в развитие культуры стран ислама внесли народы, которые населяют ныне советские республики Средней Азии. В эпоху Арабского халифата в 978 г. в Хорезме родился великий естествоиспытатель Востока Абу Рейхан ибн Ахмед ал-Бируни. Из-под его пера вышли многочисленные важные произведения по астрономии, хронологии, геодезии, картографии. Земляком ал-Бируни был выдающийся математик и астроном IX в. ал-Хорезми – тот, кто способствовал измерению Земли в пустыне Синджар. Он впервые ввел в употребление слово алгебра. Латинизированное имя ал-Хорезми (Algorithmi) вошло в науку как обозначение арифметики с индийскими цифрами (мы-то теперь зовем эти цифры арабскими).

В Самарканде жил и творил поэтический гений Востока Омар Хайям (1048-1131 гг.), который разработал важную реформу персидского солнечного календаря. В XV в. в Самарканде жил величайший астроном своего времени Улугбек.

Улугбек был любимым внуком кровавого завоевателя Азии Тимура, который в XIV в. подчинил себе огромную державу со столицей в Самарканде. Несмотря на все усилия деда воспитать в Улугбеке несгибаемый воинственный дух, этого ему так и не удалось. После ряда неудачных военных походов Улугбек окончательно охладел к славе воителя. Он предпочитает уделять время любимым научным занятиям.

Скульптурный портрет Улугбека (1394-1449). После вскрытия его гробницы в 1941 г. реконструкция внешнего облика Улугбека была выполнена по черепу известным скульптором-антропологом профессором М. М. Герасимовым

Улугбек осуществляет строительство вблизи Самарканда огромной обсерватории, равной которой история до него еще не знала. На вершине холма, в саду, среди небольших жилых построек для наблюдателей, высилось трехэтажное цилиндрическое здание обсерватории. Внутри здания, вдоль меридиана с точностью до 10' располагался главный угломерный инструмент обсерватории, называемый вертикальным кругом. Это была поставленная на ребро четвертая часть окружности радиусом 40,2 м.

Чтобы не возводить чересчур высокого здания, строители поместили нижнюю часть вертикального круга в траншею, уходящую в скальный грунт на глубину 11 м. Надземная же часть этого угломерного инструмента высотой около 30 м была выложена из кирпича. Общая протяженность дуги вертикального круга достигала, по-видимому, 63 м.

Рабочая поверхность вертикального круга была разделена посередине глубокой бороздкой, так что он был похож как бы на две стоящие рядом друг с другом дуги окружности. Обе эти дуги были облицованы мраморными плитками с делениями, проведенными через каждый градус. Внутри центральной бороздки перемещалась маленькая тележка с приспособлением для точного отсчета высот Солнца над горизонтом.

Обсерватория Улугбека до наших дней не сохранилась, но в результате расколок, выполнявшихся в начале XX в. и повторно после Великой Отечественной войны, были найдены вырубленная в скале траншея и подземная часть гигантского вертикального круга. В наши дни ее может осмотреть каждый, кто побывает в древнем Самарканде.

Улугбек не только собирал вокруг себя известных астрономов, но и сам занимался астрономическими наблюдениями. С помощью описанного вертикального круга и других инструментов в обсерватории Улугбека были составлены новые астрономические таблицы. Улугбек и его соратники из своих измерений уточнили значения многих важных астрономических величин.

После смерти отца Улугбек, которому тогда перевалило уже за 50 лет, стал главой династии Тимуридов. Но в этой роли он сумел продержаться только три года. Многочисленные враги Улугбека сгруппировались вокруг его сына.

Проиграв сражение с войсками сына, Улугбек добровольно отдался в руки победителей. Его приговорили к паломничеству в священный город мусульман Мекку. Но едва Улугбек отправился в путь, как в ближайшем же кишлаке его настигли посланные вдогонку палачи. Его связали, вывели во двор и ударом меча отрубили голову.

Сын пережил Улугбека всего на полгода. После этого тело Улугбека было перенесено в знаменитый мавзолей Гур-Эмир и с почестями предано земле рядом с телом Тимура. Слова надписи на могильной плите Улугбека проклинают Абдул-Лятифа, отцеубийцу.

Из книги в книгу переходила легенда о том, что фанатики варварски разрушили обсерваторию Улугбека. Ныне установлено, что это, видимо, не соответствует действительности. Путешественники, посещавшие город еще полстолетия спустя после гибели Улугбека, описывают здание обсерватории как достопримечательность Самарканда. Но здание пустовало и ветшало. Мавляна[17] Али Кушчи, один из ближайших сподвижников Улугбека, покинул Самарканд со всеми богатствами библиотеки обсерватории. Он долго странствовал по арабскому миру и умер в Стамбуле. Именно в Стамбуле до сих пор отыскиваются многие редчайшие манускрипты из библиотеки Улугбека.

Новые правители Самарканда не уделяли астрономии никакого внимания. Здание заброшенной обсерватории разрушалось и в конце концов было полностью разобрано на кирпичи.

Армиллярная сфера на арабской миниатюре XVI в. из рукописи поэмы Ала ад-Дина ал-Мансура о Стамбульской обсерватории. Эта армиллярная сфера отличается от птолемеевой только большими размерами. Принцип работы с ней за полтора тысячелетия не изменился. Наблюдатель, стоящий вверху слева, наводит визирный круг широты на Солнце (вверху справа) для ориентации инструмента и установки его в рабочее положение. Два других наблюдателя наводят другой подобный круг на Луну (вверху слева) для определения ее эклиптических координат. Внизу сидит писарь, фиксирующий результаты измерений; еще один астроном следит за отвесом

Узбекский астроном Улугбек, создатель самаркандской астрономической школы XV в., стал самой яркой фигурой в ряду тех ученых, которые развивали античную науку после арабских завоеваний.

В итоге продолжительной борьбы, отобрав у арабов Испанию, в середине XIII в. взошел на престол в Толедо Альфонс X, король Леона и Кастилии. Он неплохо разбирался в астрономических проблемах и был покровителем астрономов. Ему приписывают известное высказывание по поводу птолемеевой системы мира с десятками деферентов и эпициклов. «О, если б мне довелось жить в то время, – воскликнул будто бы однажды король Альфонс, – когда бог творил мир, и он спросил бы моего совета, – мир был бы устроен намного проще!» В период его правления устаревшие Толедские астрономические таблицы были заменены более точными, Альфонсовыми.

Через Испанию арабская астрономия в течение столетий проникала в Европу. Европейцы мало-помалу знакомились с арабскими переводами древних сочинений, сами переводили их на латинский язык, овладевали основами арабской математики, которая звалась алгеброй, учили арабские названия звезд. С эпохой Возрождения наступает новый подъем астрономии в Европе.

Великий Коперник

В 1973 году весь мир с большим подъемом отметил знаменательный юбилей: 19 февраля исполнилось 500 лет со дня рождения в городе Торуне Николая Коперника, автора современных гелиоцентрических представлений о строении Солнечной системы, создателя новой астрономии, гордости славянской науки. Идеи Коперника привели к революционному перевороту не только в астрономии, но и во всем естествознании. На протяжении веков имя «великого еретика» Коперника служило знаменем в борьбе передовых ученых против рутины, косности, отживших схоластических догм.

Портрет Коперника, хранящийся на его родине в г. Торуне. Выполнен маслом в конце XVI – начале XVII вв. предположительно с одного из двух неуцелевших автопортретов великого астронома

Жизнь Коперника протекала в бурную, противоречивую, богатую событиями эпоху Возрождения.

С гибелью Западной Римской империи в V в. н. э. научная деятельность на значительной части Европейского континента практически угасла. Население бывших римских провинций – освобожденные рабы и их освободители-варвары бьются в тисках голода и разрухи. Эпидемии опустошают города и села.

Наследницей рухнувшей империи стала католическая церковь. Ее глава – папа римский – заимствовал многие атрибуты власти римских императоров. По образному выражению английского философа Гоббса, папство «представляет собой не что иное, как привидение умершей Римской империи, сидящее в короне на ее гробу».

Католическая церковь призывает печься не о бренном бытии тела человека на грешной земле, а аскетическим подвижничеством вымаливать право душе найти прибежище в загробном «царствии небесном». Говоря словами кардинала Барония, «намерения святого Духа заключаются в том, чтобц учить нас не тому, как движутся небеса, но тому, как придвинуться к небесам». Церковь вмешивается, накладывая свое вето, во все проявления творческой мысли. Ослушников ждет тяжкая кара. Процветают богословие и схоластическая книжная наука.

Однако такое состояние не могло сохраняться бесконечно. Феодальные производственные отношения, сменившие рабовладельческие, облегчают экономическое положение Европы. Развиваются ремесла и торговля. Европейцы заново открывают для себя величие античных архитектурных памятников, достижения науки и искусства древнего мира. Этому способствует также завоевание турками Византии: беженцы из побежденного Константинополя несут в Европу следы древних восточных культур.

Подъем, начавшийся в разбогатевшей от торговли Флоренции, охватывает всю Италию и проникает в соседние страны. Так начинается тот важный период истории средневековой Европы, который мы называем эпохой Возрождения античных наук и искусств.

Ослабив путы религиозных ограничений, наука и искусство в Европе XIV-XV вв. за короткие сроки добиваются поразительных успехов. В центре внимания общества оказывается не фанатик веры и аскет, а человек духовно богатый и физически сильный, с его переживаниями и душевными порывами, с его стремлением к подвигу и познанию истины. От латинского слова humanus – человеческий – новое течение получает название гуманизм. Люди зачитываются произведениями великих гуманистов Данте, Петрарки и Боккаччо.

На протяжении XV-XVI вв. мир «разрастается» на глазах. Колумб достигает Нового Света. Эскадра Магеллана совершает первое кругосветное путешествие. Европейские мореплаватели с компасом в руках открывают новые океаны, посещают незнакомые острова и материки, невиданные горы и реки, встречая на пути образцы удивительных растений и животных.

Жизнь Коперника и гений Коперника целиком принадлежат эпохе Возрождения. Его современниками были Леонардо да Винчи, Колумб, Магеллан, Васко да Гама, Микеланджело Буонарроти и Рафаэль Санти.

Коперник был свидетелем яростных столкновений и раскола в рядах католиков. На его памяти профессор Виттенбергского университета Мартин Лютер прибил к дверям церкви «95 тезисов» и публично сжег папскую буллу. Каноник Коперник был свидетелем и ответной реакции католической церкви – рождения Ордена иезуитов с их беспримерным девизом «цель оправдывает средства».

События этого бурного времени наложили отпечаток на личность Коперника, научная деятельность которого сама стала едва ли не самой высокой из вершин эпохи Возрождения.

Николай Коперник, отец будущего астронома, краковский купец, поселился в прусском городе Торуне вскоре после освобождения его от власти рыцарей Тевтонского ордена. Расположенный в нижнем течении Вислы, многолюдный по тем временам город Торунь был оживленным торговым центром. Здесь скрещивались торговые пути, ведущие через польские земли на Русь, в Германию, к Балтийскому морю, в Венгрию. По полноводной Висле поднимались в Торунь морские суда ганзейских купцов; город торговал с Фландрией, был основным посредником в торговле между Польшей и Ганзой, сам присоединился к Ганзейскому союзу.

Среди старинных торунских построек – городских стен, готических костелов и жилых домов-амбаров, верхние этажи которых приспосабливались под склады товаров, – уцелел до наших дней и дом купца Коперника. А в приходском костеле святого Яна сохранилась купель, в которой крестили его детей.

Время на границах Польши было неспокойным. Тевтонский орден при поддержке всего немецкого рыцарства стремился округлить свои владения на побережье Балтийского моря. Рыцари порабощали коренное население – полабских и балтийских славян, захватывали их исконные земли. В битве при Грюнвальде в 1410 г. Орден получил жестокий удар от объединенных сил поляков, литовцев и русских, но борьба с захватническими набегами рыцарских отрядов в прибалтийских землях не утихала.

В Торуне у купца Коперника родилось четверо детей, но вырастить всех он не успел. Младший его сын, тоже Николай, лишился отца в десятилетнем возрасте. Воспитание способного мальчика взял на себя его дядя, брат матери, каноник, а вскоре и епископ Вармийской епархии.

Вармия – большое владение на границах Польши и Тевтонского ордена – имела права самостоятельного княжества, но признавала вассальную зависимость от Польши. Положение епархии было настолько своеобразным, что деятельность вармийского епископа и управляющего епархией капитула была непростой даже для видавшего виды духовенства того времени. Вармийский епископ должен был не столько играть роль духовного пастыря, сколько быть опытным дипломатом и смелым военачальником. Лукаш Ваченроде, воспитатель подрастающего Николая Коперника, по-видимому, сочетал в себе эти качества. Он учился в нескольких университетах, много читал, был умен и энергичен. Те же качества Лукаш Ваченроде хотел привить и своему племяннику.

Епископ обладал крутым нравом, жизнь сделала его замкнутым и сумрачным, но к любимому племяннику Лукаш Ваченроде относился с сердечной теплотой. Благодаря заботам дяди Николай Коперник получил отличное образование. Дядя сам обучил юношу древним языкам. На девятнадцатом году жизни Николай Коперник отправился вверх по течению Вислы в столицу Польши Краков, где поступил на факультет свободных искусств знаменитого Ягеллонского университета.

Осматривая замечательные исторические памятники древнего Кракова – Вавельский замок, кафедральный собор святого Вацлава, который служил усыпальницей польских королей, старинную ратушную башню на Рыночной площади и десятки других достопримечательностей – любознательный гость этого города-музея никогда не пройдет равнодушным мимо примыкающего к костелу святой Анны приземистого здания Коллегиум Майюс, главного здания одного из старейших в Европе университетов, основанного в 1364 г.

Тесный мощеный камнем внутренний двор, прохлада крытых галерей, опоясывающих нижний этаж здания, анфилады гулких аудиторий и торжественная тишина актового зала, украшенного слегка тронутыми временем портретами наиболее авторитетных ученых, выставленные в стеклянных витринах старинные научные приборы, – все эти детали воссоздают неповторимый колорит средневекового учебного заведения. Ягеллонский университет в Кракове достиг в XV в. периода своего наивысшего расцвета. Именно здесь проявился интерес Коперника к астрономическим исследованиям.

Как и в других крупных университетах этой эпохи, в Ягеллонском университете насчитывалось четыре факультета: медицины, права, богословский факультет и факультет свободных искусств. Три первых факультета считались высшими, а факультет свободных искусств служил для них как бы подготовительным отделением. На этом факультете студенты в качестве первого этапа обучения должны были овладеть тремя науками, так называемого, «тривиума»: грамматикой, логикой и риторикой. Вторым этапом обучения были четыре науки «квадривиума»: арифметика, музыка, геометрия и астрономия. Астрология считалась неотъемлемой частью астрономии, ее прикладной, так сказать, отраслью.

После прохождения такого начального курса и получения звания магистра свободных искусств студенты имели возможность продолжить занятия на высших факультетах и добиться степени доктора богословия, права или медицины.

Коперник учился в Кракове до 1495 г. В дальнейшем, даже будучи благодаря протекции дяди заочно избранным каноником Вармийской епархии, Коперник продолжал образование в Болонье, Риме, Падуе и Ферраре. Дважды посещая Италик., родину средневекового гуманизма, Коперник лично познакомился с многими видными учеными своего времени. Здесь же он узнал о высказываниях Аристарха Самосского и других античных авторов, которые оспаривали правильность учения о центральном положении Земли во Вселенной.

В конце 1503 г. 30 лет от роду Николай Коперник, доктор канонического права, медик, художник, математик и астроном возвращается навсегда в Польшу.

Жизнь Коперника протекает неподалеку от мест, где он родился. Большую часть времени он находится в замке Лидзбарк, резиденции дяди-епископа, но часто посещает и Фромборк, где пребывал вармийский капитул. Незадолго до смерти дяди Коперник полностью перебирается во Фромборк. Здесь он располагается в одной из башен фромборкского собора, используя по ночам прилегающую крепостную стену в качестве «домашней» обсерватории. Коперник наблюдал небо с помощью небольших деревянных инструментов, построенных им самим. «Башня Коперника» во Фромборке сохранилась доныне.

Каноник Вармийской епархии, Николай Коперник принимал активное участие в делах капитула, как патриот отстаивая интересы своей родины от посягательств рыцарей-крестоносцев. В 1520 г., во время войны между Польшей и Тевтонским орденом, Коперника назначают комендантом отдаленной крепости Ольштын. Оборона Ольштына под руководством Коперника была организована настолько четко, что рыцарям так и не удалось овладеть этой крепостью.

Коперник много заботился об улучшении экономического положения края, благосостояние которого постоянно подрывалось разбойничьими набегами крестоносцев.

В 1523 г., в связи со смертью очередного епископа, Коперник полгода управляет всеми владениями, выполняя обязанности главного администратора Вармийской епархии. Помимо этого, он как искусный врач никогда не отказывает своим согражданам в медицинской помощи. До наших дней сохранились выписанные рукой Коперника рецепты на лекарства.

Но главным в жизни Коперника по-прежнему остается разработка новой теории строения мира. Еще в Италии он выполнил наблюдения, которые лишний раз заставили его усомниться в правоте теории Птолемея. Разобравшись в тонкостях описания движения Луны с помощью деферентов и эпициклов, Коперник узнал, что во время так называемых квадратур (в первой и в последней четверти) Луна, в соответствии с теорией Птолемея, должна находиться вдвое ближе к Земле, чем в новолуние или в полнолуние. Очевидно, будучи вдвое ближе, Луна должна казаться по размеру вдвое больше. Коперник выполнил самостоятельные измерения лунного диска и убедился, что расстояние между Землей и Луной от квадратур до полнолуния не только не меняется вдвое, но остается практически одинаковым.

Мысли о том, что Земля – лишь одна из планет, которая вместе со всеми другими планетами обращается вокруг Солнца, а Луна обращается вокруг Земли, созрели у Коперника, по-видимому, к 1510 г. Коперник нашел объяснение того, почему в движениях Солнца и планет есть много общего. Это вовсе не случайно, думал Коперник, а следствие того, что и Солнце, и планеты мы наблюдаем, двигаясь вместе с Землей.

Конечно, ученым древности было трудно представить себе, что странные движения планет можно объяснить движением Земли. Им не приходилось путешествовать в удобных экипажах или на больших судах, где люди, как и на земле, могут спокойно ходить, есть и пить. В их распоряжении были только верблюды, тряские повозки да небольшие суденышки, которыми разбушевавшиеся моря играли как хотели. И древним ученым в большинстве своем, естественно, казалось, что если громадная Земля тронется со своего места, то она так тряхнет все существующее на ней, что ничего не останется.

Коперник мысленно «сдвинул» Землю и «заставил» ее обращаться вокруг Солнца. И петлеобразные движения планет сразу же нашли простое объяснение. Ведь когда смотришь, например, из окна движущегося экипажа, то и дома, и люди одинаково «убегают» назад. На самом же деле дома стоят на месте, а люди идут в разные стороны. Так и на небе. Мы следим за движениями планет, двигаясь вместе с Землей вокруг Солнца, а поэтому нам кажется, что планеты описывают на небе замысловатые петли. На самом же деле все они одинаковым образом обращаются вокруг Солнца. Не чувствуем же мы движения Земли просто потому, что она движется очень плавно.

Известный польский живописец XIX в. Ян Матейко запечатлел страницы истории Польши в огромных полотнах, многие из которых хранятся ныне в родном городе художника Кракове. Там же, в Кракове, в стенах старинного Ягеллонского университета, находится знаменитая картина Матейко «Коперник», написанная в 1873 г. к 400-летию со дня рождения великого астронома

Коперник не спешил предавать гласности такие крамольные мысли. Только в 1515 г. он закончил свою первую небольшую астрономическую работу, называемую обычно «Малым комментарием». Опубликована она не была, а разошлась по знакомым в рукописных копиях.

«Малый комментарий» и устная молва об удивительных исследованиях фромборкского каноника еще больше укрепили его известность как выдающегося астронома. Но годы идут, а главная книга Коперника, подводящая итог всех его исканий, в печати по-прежнему не появляется: Коперник-ученый безгранично требователен к своей работе и не щадит сил для ее отделки. Коперник-каноник знает обстановку и осторожен в своих поступках.

Много наслышавшись о необыкновенном польском астрономе, в 1539 г. во Фромборк спешит Георг Иоахим фон Лаухен, прозванный Ретиком, – молодой талантливый профессор математики Виттенбергского университета. Приветливо встреченный 66-летним Коперником, Ретик знакомится с рукописью его книги, которая, к величайшему удивлению гостя, оказывается полностью подготовленной для печати. Ретик изучает рукопись, и труд Коперника производит на молодого математика огромное впечатление. Энтузиазм Ретика не знает границ. Под свежим впечатлением он пишет в форме письма своему другу популярную брошюру, излагая все основные тезисы нового коперниковского учения.

Доступная книга Ретика «Первое повествование» подготавливает почву для восприятия сложного сочинения Коперника, требующего хорошей математической подготовки. Ретик преклоняется перед Коперником и с пылом, свойственным молодости, убеждает его безотлагательно опубликовать свое великое творение.

Но Коперник вовсе не рвется к славе. Всю жизнь он сохраняет за собой скромное звание каноника. Он всегда был чужд поисков денег и почестей, он мудр и не поспешен в своих решениях.

Наконец, после долгих раздумий, Коперник соглашается. Поначалу редактирование текста берет на себя деятельный Ретик, но впоследствии надзор за подготовкой книги к изданию, процессом при ручном наборе очень кропотливом и трудоемком, переходит к протестантскому богослову Андрею Оссиандеру. Книгу печатают в далеком Нюрнберге.

Труд Коперника был снабжен предисловием, в котором он образно изложил и свое отношение к астрономии, и свое кредо ученого. «Из числа многочисленных и разнообразных искусств и наук, пробуждающих интерес и являющихся живительной силой для человеческого разума, – начинает свой труд Николай Коперник, – по моему мнению, с величайшим жаром следует себя посвятить тем, которые исследуют круг предметов, наиболее прекрасных и наиболее достойных познания. Таковыми являются науки, которые изучают чудесные обращения во Вселенной и бег звезд, их размеры и расстояния, их восход и заход, а также причины всех иных небесных явлений, а затем объясняют все строение мира. А что есть прекраснее, чем небо, охватывающее все, что прекрасно?… Следовательно, если достоинство наук оценивать по их предмету, то, несомненно, первейшей из них была та, которую одни называют астрономией, другие – астрологией, а многие в прошлом – вершиной математики. И не удивительно, поскольку именно эта наука, будучи вершиной свободных наук и наиболее достойной благородно мыслящего человека, опирается почти на все разделы математики; арифметика, геометрия, оптика, геодезия, механика и иные, какие еще могут существовать, – все они являются ее составной частью».

Спустя некоторое время Коперник дослал в Нюрнберг еще и введение к книге, содержащее посвящение своего труда пале римскому Павлу III. Он хорошо отдает себе отчет, сколько разного рода преград предстоит встретить его новому учению. «… Быть может, в будущем появятся пустые зубоскалы, которые, хоть и не смысля ничего в математике, позволят себе все же на основании какого-нибудь места из священного писания по злой своей воле хулить мое учение или нападать на него. Я вовсе не буду этим огорчен, а к их суждениям отнесусь с презрением. Всему миру известно, что Лактанций, знаменитый писатель, но очень слабый математик, говорит совсем по-детски о форме Земли, издеваясь над теми, кто открыл, что Земля имеет форму шара. Поэтому людям науки не следует удивляться, если подобные люди осмеют и меня».

Оссиандер помещает в книге посвящение папе римскому, однако исключает первоначальное предисловие Коперника. Он заменяет его собственным вводным обращением «К читателю», в котором в угоду удобной для религии точке зрения развивает мысль, что автор вовсе не преследует цели дать обзор мироздания и выяснить истинное положение Земли во Вселенной, а его взгляды являются всего-навсего математической гипотезой, облегчающей расчеты планетных движений. Оссиандер не подписал своего предисловия. И хотя речь об авторе в этом предисловии идет в третьем лице, иной неискушенный читатель мог подумать, что оно написано самим Коперником.

С той же целью по возможности скрыть философское значение взглядов Коперника Оссиандер изменяет заглавие книги. Если Коперник называл свой труд «Об обращениях мира» или просто «Об обращениях», то исправленное заглавие нарочито подчеркивает математическую направленность сочинения: «Об обращениях небесных сфер».

История осудила Оссиандера как издателя, исказившего замысел автора. Но увидела ли бы вообще свет революционная, «еретическая» книга Коперника без той умелой маскировки, которую обеспечивали ей противоречащие всему содержанию книги поправки Андрея Оссиандера?

Печатание сочинения фромборкского каноника затянулось до 1543 г. Наконец, авторские экземпляры манускрипта «Николая Коперника из Торуня, об обращениях небесных сфер, в шести книгах» покинули стены нюрнбергской печатной мастерской. Они достигли Фромборка, когда отличавшийся всю жизнь завидным здоровьем Коперник тяжело заболел и слег. Книга застала 70-летнего астронома на смертном одре.

За несколько часов до последнего вздоха Копернику передали экземпляр только что полученного сочинения. Он смотрел на свою книгу невидящими глазами, и мысли его были уже далеко.

Коперника похоронили без излишних почестей, в общей могиле под полом Фромборкского собора.

Руководители протестантов, требовавшие неукоснительного возвращения не только к духу, но и к букве Библии, еще при жизни Коперника, узнав о его взглядах, подвергли новое учение критике. И сам Мартин Лютер, и его ближайший сподвижник Филипп Меланхтон в отзывах об учении Коперника не скупились на насмешки. «Рассказывают о новом астрономе, – говорил в застольной беседе в 1539 г. Лютер, – который хочет доказать, будто движется и вращается вокруг себя Земля, а не небесная твердь. Но тут дело вот в чем: если кто хочет быть умным, то должен придумать что-нибудь свое и считать превыше всего то, что придумал!.. А ведь в священном писании ясно сказано, что Иисус Навин приказал остановиться Солнцу, а не Земле».

Двумя годами позже критику Лютера развил Меланхтон: «Некоторые почитают за особую честь и удачу, если им удается высказать столь же абсурдные утверждения, как и тому сарматскому астроному, который привел в движение Землю и остановил Солнце. Поистине мудрым властям следовало бы одергивать тех, кто проявляет подобное легкомыслие».

Нападки со стороны протестантов заставили враждующих с ними католиков быть гораздо сдержаннее. Существовали и другие причины: духовный сан Коперника, предисловие Оссиандера, посвящение папе римскому, трудность изложения, требовавшего основательной математической подготовки, – все вместе привело к тому, что книга не была запрещена сразу же после ее выхода. Она успела выйти еще двумя изданиями. В 1616 г. в «Индекс запрещенных книг» попало сочинение богослова Фоскарини, который пытался, как мог, примирить гелиоцентризм с библейскими текстами. Декретом от 15 мая 1620 г. бессмертное творение Николая Коперника было запрещено, уже после того, как учение Коперника стало разящим оружием в руках Джордано Бруно, Иоганна Кеплера и Галилео Галилея.

Книга Коперника вышла в первом издании тиражом менее тысячи экземпляров. Число сохранившихся до настоящего времени экземпляров этого издания во всем мире составляет лишь около двухсот. Среди них до нас дошло две книги – одна из библиотеки старинного шведского университета в городе Уппсала и другая из частной коллекции в США – с автографами и пометками Иоахима Ретика. В обоих случаях и анонимное обращение «К читателю», и упоминание в начале книги «небесных сфер» тщательно перечеркнуто красным мелом. Поскольку Ретик счел необходимым дважды исправлять одни и те же страницы текста – а одну из этих книг он подарил на память своему ученику, – такой факт служит неоспоримым доказательством, что молодой друг Коперника, кстати, наиболее полно осведомленный о его подлинных желаниях, вымарывал поправки Оссиандера, введенные без ведома автора.

Страница первоиздания великой книги Коперника «Об обращениях…» 1543 г.

Один экземпляр первого издания «De revolutionibus…» хранится в Государственной публичной библиотеке им. М. Е. Салтыкова-Щедрина в Ленинграде. Первым владельцем его был профессор математики из Виттенберга Эразм Рейнгольд, который впервые составил таблицы движения планет по теории Коперника. После смерти отца от чумы сын Рейнгольда тайно спас книгу от сожжения – в те времена тщетной предосторожности против дальнейшего распространения заразы. Лет двадцать спустя после настойчивых усилий экземпляр книги с пометками Рейнгольда заполучил датчанин Тихо Браге. Многочисленные замечания на полях этого экземпляра подписаны его именем. Он же на одной из страниц указал, что пометки со значками R или Rx принадлежат Рейнгольду. От Тихо Браге книга досталась Иоганну Кеплеру, который оставил на полях ссылки на свои новые работы.

Научные истины

Геоцентрические представления Аристотеля-Птолемея безраздельно господствовали более тысячелетия. И они оказались ложными. В чем причина их крушения? В умах всех людей дотоле царило глубочайшее убеждение, что научные истины – вечные незыблемые твердыни. Они не могут подвергаться пересмотру. Научная деятельность, как полагали, заключается лишь в постоянном приращении новых истинных знаний. Храм науки, казалось, подобен зданию, которое можно лишь достраивать и украшать. И то, что единожды хорошо построено, переделке не подлежит. А если какие-то прежние знания оказываются ложными, то это, очевидно, следствие недобросовестности или скверной работы их творца. И лишь гораздо позднее к ученым пришло осознание той закономерности, что на смену одним научным представлениям неизбежно идут другие, более глубокие. Но пока такое понимание наступило, в чем только ни упрекали Птолемея: в невежестве, в фальсификации наблюдений, в том, что он повел науку по ложному пути и затормозил ее развитие на десятки столетий.

И, тем не менее, история науки обязана дать совершенно иную оценку творчеству Птолемея: этот великий астроном древности сыграл выдающуюся роль в становлении европейского естествознания. В своих трудах он впервые в истории человечества дал образец развернутой, математизированной естественнонаучной теории. Она охватила широкий круг проблем и в явном виде обобщила громадный эмпирический наблюдательный материал. Она имела очевидную прогностическую ценность, и ее выводы – предсказываемые положения на небесной сфере Солнца, Луны и планет – отвечали реальным практическим наблюдениям. Тем самым, теория Птолемея исходила из практики и проверялась практикой; она соответствовала даже самым строгим критериям научности, выработанным наукой XX века. Она заняла место своего рода эталона естествознания. А Птолемей в качестве автора этой теории по справедливости может быть причислен к классикам естествознания. Именно после труда Птолемея астрономия приобрела лидирующее положение среди других научных дисциплин.

Среди предшественников и современников Клавдий Птолемей выделяется тем, что привлек для использования обширный наблюдательный (экспериментальный) материал и продемонстрировал ценность описания природных явлений на языке математики – на кинематико-геометрической модели.

Вследствие существования теории Птолемея стала окончательно узаконенной появившаяся задолго до него уверенность в реальности разделения Космоса на два мира: надлунный и подлунный. В надлунном мире царил Логос, божественный порядок, птолемеева гармония. Его изучение составляло предмет великой и рано обособленной научной дисциплины – астрономии. В подлунном мире все обстояло сложнее. Он отличался аморфностью, беспорядком и изменчивостью.

Известный французский историк науки А. Койре задается вопросом: почему греческая наука не создала разносторонней физики? И дает на него ответ: она к этому не стремилась, поскольку была уверена в невозможности добиться успеха.

«Действительно, – пишет А. Койре, – создать физику в нашем смысле слова, а не в том, как ее понимал Аристотель, означает применить к действительности строгие, однозначные, точные математические, и прежде всего геометрические, понятия. Предприятие, прямо скажем, парадоксальное, так как повседневная действительность, в которой мы живем и действуем, не является ни математической, ни математизируемой. Это область подвижного, неточного, где царят „более или менее“, „почти“, „около того“ и „приблизительно“… Отсюда следует, что желание применить математику к изучению природы, является ошибочным и противоречит здравому смыслу… Верное на небесах неверное на Земле. И поэтому математическая астрономия возможна, а математическая физика – нет».

Если в лице Птолемея астрономия как созидательница впервые в истории человечества выработала великую научную теорию, то в лице Коперника именно астрономии пришлось впервые в истории пережить крах предшествующей великой научной теории.

В дальнейшем всем без исключения научным дисциплинам доводилось повергать в прах своих идолов. Химики погребали флогистон. Теория относительности ограничила безбрежность концепции Ньютона. Открытие Гарвеем кровообращения поставило крест на предшествующих взглядах в биологии. Но ни одна смена основополагающих научных представлений не протекала столь же драматично, как крушение астрономической картины мира Птолемея.

Как мы уже сказали, астрономия намного раньше всех других естественнонаучных дисциплин, как минимум, со времени Птолемея, четко определила и объект, и метод своих исследований. Она занималась, казалось бы, наиболее общей из всех возможных сущностей – Космосом, Вселенной. Не случайно, что с глубокой древности и на протяжении всего долгого Средневековья именно астрономическая деятельность в наибольшей степени отвечала идеалам научности, а астрономия справедливо слыла царицей естественных наук. Это обстоятельство отразилось в бесчисленном количестве фактов: от существования музы астрономии Урании до положения астрономии в квадривиуме средневекового университета. И крушение астрономической теории Птолемея радикально отозвалось на всем естествознании. Коперник открыл естествознанию глаза на то, что научная истина еще отнюдь не составляет истины абсолютной. На базе давно известного, давно устоявшегося эмпирического материала он предложил теорию в корне отличную от теории Птолемея.

Переходя на язык житейских сравнений, можно сказать, что на протяжении веков астрономия страдала тяжелым хроническим заболеванием. Для своего времени Клавдий Птолемей внес в эту науку вклад величайшего значения: завершая труды ученых предшествующих поколений, Птолемей предложил стройную геометрическую картину, которая позволяла заранее предвычислять положения планет и составлять астрономические таблицы.

Сам Птолемей скорее всего был далек от мысли, что окружающий мир устроен в каком-то соответствии с его математической моделью. Он пользовался деферентами и эпициклами для математических расчетов точно так же, как повсеместно пользуемся мы теперь нанесенной на глобусе сеткой меридианов и параллелей, хотя никому не приходит в голову утверждать исходя из этого, что такая сетка действительно нарисована черной краской на поверхности Земли.

Птолемей поставил астрономию на научные рельсы, он свел воедино формулы, которые позволяли не гадать, а научно предвидеть взаимные положения планет на многие десятилетия вперед. Но в конечном счете идеи Птолемея были истолкованы как физическая картина устройства мира, они были беспредельно усложнены многократным добавлением новых эпициклов и, превратившись в окостеневшую церковную догму, стали хронической внутренней болезнью астрономии.

Коперник, подобно Птолемею, также обобщил труды своих предшественников, и его справедливо уподобить прозорливому врачу, который не только обнаружил болезнь астрономии, не только заговорил о ней во всеуслышание, но и сумел поставить правильный диагноз и указать способы лечения.

Не надо думать, что прописанное Коперником лекарство молниеносно возымело действие. Находились люди, которые вообще отрицали, что астрономия тяжело больна. «Кто осмелится поставить авторитет Коперника выше авторитета Духа святого?» – так, вторя Лютеру, спрашивал своих прихожан реформатор католической церкви в Женеве Кальвин. Находились люди, готовые искать болезнь совсем в другом месте. Наконец, третьи пытались согласовать точки зрения Коперника и Птолемея. Но так или иначе мимо взглядов Коперника нельзя было пройти молча. Коперника надо было или опровергнуть, или признать его правоту.

Коперник разрушил средневековую ограниченность, поколебал веру в то, что вся Вселенная создана исключительно в угоду человеку. Проблема мироздания благодаря Копернику оказалась в центре внимания ученых XVI-XVII вв.

Широко известно, что теория Коперника в ее «чистом» виде на первых порах не могла приблизиться по точности предсказания положений планет к модели Птолемея. Чтобы хоть сравняться по точности с Птолемеем, Коперник принужден был сохранить многие архаичёские элементы: несколько эпициклов и эксцентрики. Драматизм положения усугублялся тем, что Коперник рассматривал только угловые перемещения планет по небосводу, не привлекая внимания к их дальностям, которые вытекали из его теории. Эти дальности значительно изменялись и, следовательно, в соответствии с изменениями дальностей должны были изменяться яркости планет. Но это в действительности происходило совсем не так, как предсказывала теория Коперника. Она в этом отношении противоречила фактам, и именно это обстоятельство специально подчеркнул в своем предисловии А. Оссиандер: «… Кто же настолько неопытен в геометрии и оптике, чтобы эпицикл Венеры считать за нечто вероятное или же считать его причиной того, что эта планета иногда более чем на 40 градусов предшествует Солнцу, иногда же за ним следует? Кто же не видит, что, согласно этому предположению, диаметр планеты должен быть в перигее более чем вчетверо большим, чем в апогее; видимая же величина ее – более чем в шестнадцать раз, что противно наблюдениям всех времен?…»

Сколько же мужества потребовалось Копернику, чтобы поверить в свою правоту и предать огласке свои взгляды. Появление гелиоцентризма Коперника в дальнейшем в корне изменило взгляды на науку. Наука не открывает вечных истин, и ученые постоянно в пути. Заблуждение думать, что не будь Птолемея, сразу мог бы на пустом месте расцвести гений Коперника. Кстати, уже после Коперника астрономия совершила ряд следующих шагов, передвинув центр мироздания из центра Солнца в центр Галактики, а впоследствии признав множественность «островных вселенных» и всякое отсутствие какого бы то ни было центра. Эти принципиально важные шаги астрономии уже не отличались драматизмом, поскольку их возможность была понята в процессе драмы перехода от геоцентризма к гелиоцентризму.

Законодатель неба

Двигаясь по следам знаменитых астрономов прошлого, мы подошли к знакомству с Тихо Браге, заносчивым датским дворянином, великим астрономом-наблюдателем XVI в., первым человеком, который, не имея телескопа, сумел серьезно превзойти по точности наблюдения Птолемея и Улугбека.

Тихо Браге родился в 1546 г. и в юности, учась в университете, немного увлекался астрономией. В 26 лет он увидел явление, аналогичное тому, которое за полторы тысячи лет до него побудило взяться за составление звездного каталога грека Гиппарха. Тихо Браге вместе со своими современниками увидел вспышку Новой звезды в созвездии Кассиопеи, которая разгорелась на небе в 1572 г., была видна даже днем, а полтора года спустя, постепенно уменьшая свой блеск, совершенно исчезла из виду, оставив человечество в большом недоумении и сильно поколебав его доверие к аристотелевым философским догмам относительно неизменности мира «неподвижных» звезд.

Браге выполнил тщательные измерения и зарисовки Новой звезды 1572 г. После долгих колебаний, совместимо ли издание астрономических трактатов с достоинством датского дворянина, Тихо Браге, возмущенный обилием домыслов, которые без конца помещались в различных сочинениях, решился выпустить в свет и свою собственную книгу. Она имела успех. На Тихо Браге обратили внимание как на мастера тонких астрономических измерений. Ему повезло: датскому королю намекнули, что в лице Тихо Браге, если тот покинет Данию, королевство рискует потерять известного ученого.

Король Фредерик II, не желая упускать случая прославиться, пожаловал Тихо Браге в ленное владение остров Вен, расположенный недалеко от Копенгагена, в Эресуннском проливе. Здесь Тихо Браге были предоставлены достаточные финансовые возможности, и он провел на острове Вен свыше 20 лет.

Под руководством Тихо Браге было запроектировано и построено несколько новых астрономических инструментов. Они не были так громоздки, как вертикальный круг Улугбека, а развившееся искусство ремесленников позволило сделать их еще более точными. Тихо Браге оборудовал на Вене две обсерватории. Одну из них он назвал Ураниборг – «дворец астрономии» и наблюдал в ней сам. Вторую же – Стьернеборг – «звездный дворец» он отвел для своих многочисленных ассистентов и учеников.

В старых книгах по истории астрономии ходят рассказы о том, что из-за плохого характера и дворянского высокомерия Тихо Браге постоянно ссорился с окружающими и даже дрался на дуэлях. В одном из поединков он лишился кончика носа и, заботясь о сохранении внешности, пользовался серебряным протезом.

Характер у Тихо Браге был, по-видимому, действительно тяжелый, и после смерти короля Фредерика II он через несколько лет напрочь поругался и с придворными, и со своими помощниками, в результате чего вынужден был в 1597 г. покинуть Вен.

После двухлетних скитаний по Германии Тихо Браге поселился в столице Священной Римской империи Праге, в императорской резиденции Рудольфа II, на положении придворного астролога и алхимика. Ему исполнилось 53 года, и силы были уже не те. Кроме того, будучи непревзойденным наблюдателем, он был, по-видимому, неважным теоретиком. Отдавая должное Копернику как великому ученому, Браге считал основной целью своих наблюдений опровержение учения Коперника. Он хотел согласовать взгляды Птолемея и Коперника, полагая, что планеты действительно обращаются вокруг Солнца, как говорит Коперник, но зато уже Солнце вместе со всеми планетами обращается вокруг Земли, как говорит Птолемей. Однако ни сам Тихо Браге, ни оставшийся верным ему ученик Лонгомонтан не были в состоянии использовать и математически обработать уникальные по точности материалы двадцатилетних наблюдений планет. Браге настойчиво искал себе такого помощника, который самостоятельно справился бы с этой головоломной задачей.

Астрономические наблюдения Тихо Браге с большим стенным квадрантом. Из книги «Astronomiae instauratae mechanical»

В 1600 г. на площади Цветов в Риме был сожжен за свои убеждения Джордано Бруно. В том же году у Браге появился новый помощник – немец Иоганн Кеплер.

Отношения Браге с Кеплером стали натянутыми чрезвычайно быстро. «Тихо такой человек, – писал о нем Кеплер, – с которым нельзя жить, не перенося жестоких оскорблений».

Но дни Тихо Браге были уже сочтены. Он умер в 1601 г., оставив Кеплеру сундук с бесценными результатами своих наблюдений и завещав опровергнуть учение Коперника.

Кеплеру в это время исполнилось 30 лет. Испытавший беспросветную нужду и голод, обездоленное детство и религиозные преследования, безгранично преданный астрономии, ученый и мистик, астролог и блестящий математик, неудачник и счастливец одновременно, Кеплер представляет собой одну из наиболее драматических фигур в истории астрономии.

«Я писал свою книгу для того, чтобы ее прочли, теперь или после – не все ли равно? – так замечает Кеплер в своей книге „Гармонии мира“. – Она может сотни лет ждать своего читателя, ведь даже самому богу пришлось шесть тысяч лет дожидаться того, кто постиг его работу». Это замечание как нельзя лучше отражает гордый, независимый характер Кеплера, которого не сломили самые тяжелые лишения.

Великий датский астроном Тихо Браге похоронен в столице ЧССР Праге. На надгробной плите близ алтарной части собора Девы Марии над Тыном он изображен со знаками рыцарского достоинства и небесным глобусом. Собор расположен близ старинной Ратушной площади и служит местом паломничества многочисленных туристов

Иоганн Кеплер родился в 1571 г. в городке Вейль-дер-Штадт, в Вюртемберге. Его родители были протестантами. Отец, разорившийся мелкий торговец, отправился ландскнехтом в Нидерланды. Мать, женщина сварливая и грубая, была пьяницей. В раннем детстве Иоганн заболел оспой, и просто чудо, что при своем слабом здоровье он вообще остался жив.

Убедившись в полной никчемности сына для обычной работы, родители отдали его учиться. Здесь Иоганн показал себя с лучшей стороны и, как подававший особые надежды, переводился из одного церковного учебного заведения в другое, пока не окончил в 22 года Тюбингенскую духовную академию, которая готовила протестантских богословов. В Тюбингене Кеплер тайком познакомился с учением Коперника.

После окончания академии Кеплер занялся преподаванием и выпустил первую большую астрономическую книгу «Предвестник космографических изысканий, содержащий космографическую тайну об удивительном соотношении небесных сфер, а также истинные и должные причины числа небес, их величин и периодических их движений, объясненную посредством пяти правильных геометрических тел».

С современной точки зрения идеи Кеплера, изложенные в этой книге, выглядят довольно дикими. Суть их состоит вот в чем.

Математикам известны всего пять правильных многогранников: тетраэдр (четырехгранник, правильная пирамида с равносторонним треугольным основанием, равным боковым граням), куб (шестигранник), октаэдр (восьмигранник с гранями из равносторонних треугольников), додекаэдр (двенадцатигранник с гранями в виде пятиугольников) и икосаэдр (двадцатигранник с гранями в виде равносторонних треугольников). С другой стороны, Кеплер знал вычисленные Коперником расстояния от Солнца до шести известных в то время планет.

Кеплер предположил, что, поскольку в мире должна существовать полная математическая гармония, пять планетных «сфер» могут располагаться вокруг Солнца таким образом, чтобы между ними вписывались правильные многогранники.

Проделанная Кеплером вычислительная работа была под силу только незаурядному математику. Между самыми далекими сферами Сатурна и Юпитера он поместил куб так, чтобы вершинами он касался сферы Сатурна, а гранями – сферы Юпитера. Между Юпитером и Марсом Кеплер поместил тетраэдр и т. д. с тем же расчетом, чтобы гранями каждый многогранник касался внутренней, меньшей сферы, а вершинами был вписан во внешнюю, большую сферу.

«Предвестник» был встречен научной общественностью с большим воодушевлением. Попытка дать геометрическую картину мира в духе Птолемея с учетом идей Коперника импонировала многим. Отмечалась также блестящая математическая подготовка автора. Ознакомившись с «Предвестником», Тихо Браге тотчас решил, что Кеплер – тот единственный и незаменимый помощник, в котором он так нуждался.

Гороскоп, составленный Иоганном Кеплером в 1608 г. для будущего известного полководца времен Тридцатилетней войны Альбрехта Валленштейна

Стиль работы Кеплера оставался неизменным всю жизнь. Он был великим математиком-вычислителем, который постоянно с беспримерным упорством искал гармонию мира и его частей, который хотел всю совокупность природных явлений выразить числом и мерой. Многое из того, что сделал Кеплер, кажется сегодня наивным. Он, например, «точно» вычислил толщину хрустальной сферы, на которой укреплены неподвижные звезды. Но, разумеется, не это заставляет нас склонить голову перед несгибаемой волей «законодателя неба». Кеплер действительно первым нашел законы, которым подчиняются движения планет.

Восемь лет после смерти Тихо Браге императорский математик Кеплер, не получавший ни гроша за свою работу от императора, перебивавшийся составлением гороскопов и случайными заработками, живший впроголодь в вопиющей бедности, искал путь движения Марса. По его собственным словам, «размышляя и соображая, он чуть не сошел с ума». Но он нашел то, что искал.

В 1609 г. вышла в свет «Новая астрономия, причинно обоснованная, или физика неба, изложенная в исследованиях движения звезды Марс, по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге». В этой гениальной книге Кеплер впервые сформулировал те положения, которые мы называем теперь первым и вторым законами Кеплера:

каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;

планеты движутся по своим орбитам с переменной скоростью таким образом, что площади, описываемые радиусом-вектором от центра Солнца до планеты за равные промежутки времени, оказываются равными.

Третий закон, который был, с точки зрения Кеплера, самым всеобъемлющим, ему удалось найти не скоро: еще через 10 лет бесконечных вычислений, бесчисленного варьирования данными, после сотен неудачных выкладок, которые не обескураживали и не останавливали Кеплера. Этот третий закон приведен им в книге «Гармонии мира», вышедшей в 1619 г.:

квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам больших полуосей их орбит.

В «Гармониях мира», больше, чем в других сочинениях Кеплера, нашел отражение мистический элемент его творчества. Он искал гармонии планетных движений с геометрическими фигурами, с теорией чисел, с музыкой сфер. Многое из того, что вдохновляло его, оказалось ложным. Но последующие поколения нашли у Кеплера то, что позволило заняться дальнейшим развитием астрономии.

За 10 лет – от «Новой астрономии» до «Гармоний мира» – Кеплеру пришлось пережить такое, что редко выпадает на долю одного человека. Его жена и сын умерли во время эпидемии оспы. Он женился вторично, но вынужден был скитаться по Германии; бушевала Тридцатилетняя война, окрашенная неистощимой религиозной ненавистью. Протестанту Кеплеру не находилось места среди католиков – несколько раз, спасая жизнь, ему приходилось бежать из городов. Престарелая мать Кеплера в течение 6 лет подвергалась преследованиям и сидела в тюрьме по обвинению в колдовстве, и «Только нечеловеческие усилия сына, императорского математика, спасли ее от пыток и костра. В качестве астролога Кеплер нанимается на службу к известному полководцу той эпохи, капризному и грубому Валленштейну. И опять полное отсутствие средств к существованию, нищета, голод, клеймо „протестантского еретика“ и „сына ведьмы“».

Но Кеплер продолжает работать, несмотря ни на что. Его книги сжигают, но он пишет новые. Он выпускает «Извлечение коперниковой астрономии», которое тут же попадает в «Индекс запрещенных книг». Это руководство с последовательным изложением гелиоцентрической системы мира написано Кеплером уже после 1616 г., когда учение Коперника еще не запрещено, но его книга уже включена в «Индекс запрещенных книг» с формулировкой «временно задерживается впредь до исправления».

Долгое время задумчивый человек на этом портрете оставался для любителей живописи «Неизвестным мужчиной». Лишь совсем недавно эксперты сошлись во мнении, что перед нами прижизненный портрет Иоганна Кеплера

В 1627 г. Кеплер завершает завещанную ему Тихо Браге обработку наблюдений на Вене и выпускает астрономические таблицы, названные в честь императора Рудольфа II так: «Рудольфовы таблицы всей астрономической науки, начатые впервые Тихо Браге, продолженные и доведенные до конца Иоганном Кеплером». С помощью этих таблиц Кеплер предсказал ряд редких астрономических явлений в том числе прохождение Венеры по диску Солнца 1631 г.

Осенью 1630 г., на 59-м году жизни, Кеплер в который раз едет в Регенсбург, чтобы добиться от казны хотя бы малой толики из невыплаченного ему за десятилетия императорского жалованья. Он ехал 400 км верхом, дорогой сильно простудился, по приезде слег и умер от жестокой горячки. При нем нашли 57 экземпляров изданного им календаря на 1631 г., 16 экземпляров «Рудольфовых таблиц» и 7 пфеннигов.

Неутомимый труженик Кеплер отличался небывало смелым полетом творческой мысли и редкостной интуицией. После открытия им законов движения планет под учение Коперника был подведен надежный фундамент.

Связки черновиков, писем и рукописей Кеплера неоднократно меняли владельцев, переходя из рук в руки. Их теряли, отыскивали, продавали, передаривали. В XVII в. они чудом уцелели во время пожара, почти полностью уничтожившего богатую астрономическую библиотеку Яна Гевелия. В начале XVIII в. в Лейпциге они были сплетены в 22 тома с тисненным на белых пергаментных переплетах девизом «Богу и людям». Однако очередной владелец рукописного наследия Кеплера, пытаясь издать его, разорился и был вынужден отдать рукописи в залог. Они прошли новый круг злоключений, и наконец, в 1773 г. при посредстве Леонарда Эйлера рукописный архив Кеплера был приобретен правительством Екатерины II для Санкт-Петербургской Академии наук. Сейчас они бережно хранятся в Ленинграде, в архиве Академии наук СССР.

Сменив многих владельцев, кружным путем попал в Ленинград и тот самый экземпляр первого издания книги Коперника, который достался Кеплеру в наследство от Тихо Браге: экземпляр, украшенный автографами знаменитых астрономов XVI-XVII вв. – Рейнгольда, Тихо Браге, Кеплера.

Астрономы вооружаются телескопами

В церкви Санта-Кроче во Флоренции покоится прах еще одного выдающегося астронома эпохи Возрождения, неутомимого экспериментатора Галилео Галилея.

Галилей родился в Пизе в 1564 г., в семье обедневшего флорентийского дворянина, известного в свое время музыканта-виртуоза Винченцо Галилея. Отец Галилея был всесторонне образованным человеком, страстно любил искусство и одновременно увлекался естественными науками, особенно математикой. Но отец тщательно скрывал свои увлечения от сына. Он хотел, чтобы сын приобрел специальность, приносящую ему приличный заработок.

Отец решил учить сына на врача. Но врачебная карьера не увлекала юного Галилео, и худшие опасения отца сбылись. Сын увлекся естествознанием.

За отсутствием денег Галилео Галилею не удалось закончить Пизанский университет, тем не менее он быстро обнаружил свой талант создателя остроумных физических приборов, смелого экспериментатора и неплохого лектора.

Галилей начинает преподавать математику и механику сначала в Пизе, потом перебирается в Падую. Работает он много и увлеченно, его часто привлекают прикладные задачи. Он занимается опытами по механике, конструирует машины и механизмы, находит применения своим идеям в инженерном деле и в фортификации.

Галилео Галилей в возрасте около 40 лет, незадолго до его первых телескопических наблюдений. Возможно, это наиболее ранний из существующих портретов Галилея. Написан Доменико Робусти, сыном выдающегося итальянского живописца Тинторетто

Астрономия в XVI в. неразрывно переплеталась и с математикой, и с механикой. Галилей по служебному положению обязан был преподавать астрономию, и не удивительно, что он неоднократно имел случай узнать об учении Коперника. Но астрономия как таковая долгое время не входила в круг его интересов, в котором первое место занимали опыты по механике.

В отличие от подавляющего большинства современников, Галилей рассматривал опыт как главный критерий истинности научных теорий. Ему претило схоластическое отношение к книжным авторитетам, претило желание познать истину путем только лишь умозрительных рассуждений.

И в жизни Галилея не обошлось без Новой звезды, – по современной классификации это звезда также, как и звезда Тихо Браге, была даже Сверхновой. Она вспыхнула в 1604 г. в созвездии Змееносца и – как новые звезды всех времен – привлекла к себе неслыханное внимание. Профессор Галилей посвятил этому явлению специальные лекции, читанные при большом наплыве слушателей. Однако Галилей считал, что им приходится наблюдать не вспышку звезды, а особое свечение, имеющее земную природу, порожденное плотным скоплением земных испарений, освещаемых Солнцем.

Но вскоре произошли события, определившие всю дальнейшую судьбу ученого. «Месяцев десять тому назад, – рассказывает Галилей об этих событиях, – до наших ушей дошел слух, что некий нидерландец изготовил „перспективу“[18], с помощью которой зримые предметы, хотя бы и значительно удаленные от глаза наблюдателя, могли быть отчетливо видимы как бы вблизи… это и послужило поводом к тому, что я целиком отдался такой задаче: найти основы устройства подобного инструмента и выяснить также, из каких материалов я мог бы построить его…»

Галилей не был изобретателем подзорной трубы. Но задача самостоятельного конструирования и отделки нового прибора пришлась ему по душе. Галилей сумел соорудить себе сначала трубу с трехкратным увеличением, а потом в короткий срок довел увеличение своих труб до тридцатикратного. Его величайшей заслугой является то, что он первым широко использовал подзорную трубу для астрономических целей.

Осенью 1609 г. Галилей впервые посмотрел на ночное небо вооруженным глазом. Даже скромного увеличения галилеевой трубы хватило, чтобы тотчас сделать несколько потрясающих открытий.

Галилей обнаружил, что поверхность Луны очень неровная. Как и на Земле, там есть горы и долины.

Неожиданно была раскрыта тайна Млечного Пути. «…При помощи перспективы его можно настолько ощутительно наблюдать, что все споры, которые в течение стольких веков мучили философов, уничтожаются сами собой при наличии наглядной очевидности, да и мы освобождаемся от многословных диспутов. Действительно, Галаксия является ни чем иным, как собранием бессчетного множества звезд, как бы расположенных кучами; в какую бы ее область ни направить перспективу, сейчас же взгляду представляется громадное множество звезд, из которых весьма многие достаточно ярки и вполне ясно различимы; количество же звезд более слабых не допускает вообще никакого подсчета…»

В январе 1610 г. Галилей открывает сразу четыре спутника Юпитера, которые он в честь великого герцога тосканского Козимо II Медичи называет «Медичейскими звездами». Этот дурной пример, как мы знаем, оказался очень заразительным, но, по счастью, в астрономии не привился. Название же «Медичейские звезды» очень понравилось тосканскому владыке, который поспешил обласкать Галилея, и тот впервые добился сносных условий для продолжения научной работы, избавившись от необходимости преподавать.

Не медля, Галилей пишет восторженную книгу «Звездный вестник», в которой подробно рассказывает о результатах первых телескопических наблюдений. Вокруг открытий Галилея складывается какая-то нервозная обстановка. Дож и венецианские сенаторы, кардиналы и прелаты, царедворцы и эрудиты всех стран стремятся заполучить телескоп или хотя бы раз заглянуть с его помощью в небесные дали.

Новые открытия вызывают ожесточенную полемику. Большинство ученых, открыто или тайно, переходит в лагерь противников Галилея. «Трубы порождают иллюзии», «открытия Галилея являются оптическим обманом» – вот основные тезисы, которые повторяются на разных языках.

Но сам Галилей потрясен не меньше других. Он имел возможность воочию убедиться в справедливости учения Коперника. Он продолжает вести наблюдения и делает не менее удивительные открытия.

Галилей обращает взор к самой далекой, или, в старинной терминологии, «высочайшей» из известных тогда планет – Сатурну. В свой неказистый инструмент он не разглядел, что за странные пятна – словно два уха – постоянно наблюдаются по обе стороны диска этой планеты. Галилей решил, что обнаружил два спутника Сатурна, которые подобны открытым им четырем спутникам Юпитера. «Я нашел, – пишет он в письме, – целый двор у Юпитера и двух прислужников у старика (Сатурна); они его поддерживают в шествии и никогда не отскакивают от его боков».

Не было ничего необычного в те времена в том, что автор открытия публиковал его в зашифрованном виде. Такой путь давал возможность, не торопясь, проверить наблюдения и в то же время сохранить свой приоритет. Галилей поступил в духе времени. Он предал гласности анаграмму, бессвязный набор 39 латинских букв:

Smiasmrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras

Две буквы в этом наборе лишние. Они добавлены произвольно, чтобы еще больше запутать картину. После их исключения из оставшихся букв можно составить латинскую фразу, заключающую в себе сущность открытия Галилея.

Один-единственный человек из современных Галилею ученых мог взяться за совершенно безнадежное дело – попытаться прочесть эту анаграмму. Конечно же, то был не знающий преград виртуозный математик-вычислитель Иоганн Кеплер. Но даже для гения Кеплера такая дерзкая задача оказалась непосильной.

После открытия Галилеем четырех спутников Юпитера Кеплер предсказывал существование двух спутников Марса. И он ожидал – он был в этом почти уверен, что предсказанное свершилось, что Галилей открыл теперь именно их, близнецов, спутников Марса. Отбросив две буквы, Кеплер ухитрился составить из оставшихся ту фразу, которую подсказывало ему могучее воображение:

Salve, umbistineum geminatum Martia proles

Привет вам, близнецы, Марса порождение

Изобретательность Кеплера заслуживает восхищения. Но на этот раз он шел по ложному следу, торопился принять желаемое за действительное.

Сам Галилей не заставил публику ждать чересчур долго и вскоре огласил содержание зашифрованного сообщения. Его фразу следовало читать:

Altissimum planetam tergeminum observavi

Высочайшую планету тройною наблюдал

Галилей без устали пропагандировал тот новый небесный мир, который открывали взору его телескопы

Каково же было недоумение Галилея, когда двумя годами позже он увидел «высочайшую» планету в полном одиночестве! Старик Сатурн неведомым образом успел растерять своих прислужников. Галилей так и не смог объяснить этого странного происшествия.

Разгадку удалось найти лишь полстолетия спустя голландскому ученому Христиану Гюйгенсу. Подобно Галилею Гюйгенс начал с опубликования анаграммы, и только окончательно убедившись в справедливости своих выводов, он поведал коллегам содержание весьма необычного открытия:

Annulo cingiiur, tenui, piano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato

Кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным

С помощью телескопа Галилей продолжает делать одно потрясающее открытие за другим. Галилей замечает, что планета Венера «подражает» Луне: она меняет свой вид. Характер смены фаз Венеры служит решающим доказательством того, что она, в соответствии со взглядами Коперника, действительно обращается вокруг Солнца.

Галилей открывает пятна на Солнце и убеждается, что Солнце вращается вокруг своей оси.

Галилей пользуется почетом и известностью. Он едет в Рим и встречает благосклонное отношение со стороны папской курии. Враги его временно затаились, но они не дремлют. Они неустанно плетут сеть интриг, подчеркивая, какую страшную ересь заключают в себе открытия Галилея. Они напоминают о том, что инквизиции уже пришлось недавно иметь дело с еретиком Бруно. И их отравленные стрелы попадают в цель.

В 1616 г. отцы церкви делают Галилею устное внушение о недопустимости поддержки учения Коперника. Конгрегация «Индекса» запрещает дальнейшую публикацию этого учения впредь до его «исправления». Галилей вновь уходит в опыты по механике и лишь исподволь продумывает ту книгу, которая должна стать делом его жизни.

Наконец фортуна как будто оборачивается к Галилею лицом. На папский трон под именем Урбана VIII восходит кардинал Маффео Барберини, друг Галилея, который слывет покровителем наук и искусств.

Галилей спешит завершить свой труд «Диалог о двух важнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой» – сочинение интересное не только своим содержанием, но и литературной формой. На протяжении четырех дней три человека – Джован Франческо Сагредо и Филиппо Сальвиати, реальные люди, близкие друзья Галилея, и Симпличио, что в переводе на русский значит «простак», – персонаж, отстаивающий точку зрения Птолемея, – ведут спор об устройстве мира, приводя на этот счет бесчисленные доводы и контрдоводы. Галилей стремится сохранить объективность, не делая никаких окончательных выводов, но Сагредо и Сальвиати, которые являются рупором мыслей автора, побеждают в споре Симпличио.

Научные трактаты того времени по традиции писались на латыни, которая считалась языком науки. Галилей написал свой диалог на живом итальянском языке, с шутками и сочными сравнениями. Его книга была доступна не только ученым, но и любому грамотному человеку.

Закончив книгу, Галилей вновь едет в Рим и добивается разрешения цензуры на ее опубликование. Это публицистическое и открыто «еретическое» сочинение выходит в свет в 1632 г. И тут врагам Галилея удается нанести ему открытый удар. Против Галилея возбуждается дело о распространении уже запрещенного церковью учения Коперника.

С формальной точки зрения Галилей, казалось бы, ни в чем не виноват. Если кого и можно было в возникшем положении привлекать к ответственности, так это папских цензоров, разрешивших книгу к изданию. Но замять дело Галилея – не в интересах сплотившихся воедино «ученых» гонителей, их цель «оправдывает» их средства. А папа римский Урбан VIII, настроенный недругами, уже видит в Галилее своего личного врага.

Галилея вызывают в Рим на процесс. Ученый просит отсрочки, ссылаясь на свой преклонный возраст, – ему исполнилось 70 лет. Но его предупреждают, что в случае неявки закуют в цепи и доставят силой.

Галилей прибывает в Рим, где следственные органы католической церкви подвергают его четырем допросам, последний из которых для вящей убедительности проходит в зале для пыток. Галилея признают виновным в предъявленных обвинениях и приговаривают к пожизненному тюремному заключению.

Галилея подвергают унизительной процедуре отречения от своих взглядов. Стоя на коленях, с веревкой на шее, при большом стечении «отцов церкви» Галилей должен был зачитать подготовленный для него текст покаяния:

«Я, Галилео Галилей, сын покойного Винченцо Галилея из Флоренции, на семидесятом году моей жизни, лично предстоя пред судом, преклонив колени пред Вашими Преосвященствами, высокопреподобными господами кардиналами, генеральными инквизиторами против ереси во всем христианском мире, имея пред собой святое евангелие и возлагая на него руки, клянусь, что всегда веровал, теперь верую и, при божьей помощи, впредь буду верить во все, что содержит, что проповедует и чему учит святая католическая церковь… Отрекаюсь, проклинаю и гнушаюсь ереси движения Земли!..»

По законам инквизиции раскаявшийся грешник, повторно впавший в ересь, должен был тотчас же подвергнуться сожжению на костре. Поэтому с обыденной житейской точки зрения очень маловероятно, чтобы Галилей, принужденный к отречению, решился бы во время этой процедуры при множестве свидетелей вслух высказать свое подлинное научное кредо. Но исторически достоверно, что бунтарский дух Галилея не был сломлен выпавшим на его долю тяжким испытанием. И, как водится, с некоторым преувеличением отражая исторические факты, изустное предание сохранило рассказ о том, что старик Галилей, поднявшись с колен, сказал своим судьям: «Eppur si muove» – «А все-таки она вертится!»

Отречение Галилея (по картине Роберта Флери)

Галилею заменили тюремное заключение на домашний арест, но до конца жизни он оставался под надзором церкви. Ему запретили беседовать на астрономические темы, и даже когда он в 1637 г. полностью ослеп, не освободили от специально приставленных монахов. Несмотря ни на что Галилей продолжает заниматься научной работой, и в последние годы жизни, уже после процесса, он добивается издания в Нидерландах крупной работы «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и местного движения», в которой подводит итоги своих исследований по механике.

Галилей умер в 1642 г. в возрасте почти 78 лет, на руках своих учеников Вивиани и Торричелли. Через сто лет прах Галилея с почестями был погребен в достойной его памяти усыпальнице церкви Санта-Кроче, рядом с прахом Микеланджело, Макиавелли и известного драматурга Витторио Альфьери.

Признание потомков

Писатели далекого прошлого сравнивали науку с величественным храмом, воздвигнутым неусыпными трудами лучших умов человечества. Казалось совершенно очевидным, что храм науки предстоит только расширять да украшать, но ни о какой серьезной перепланировке его не может быть и речи. Однако такое очевидное представление не выдержало испытания практикой. Эпохи спокойной достройки храма науки время от времени сменяются бурными периодами коренной реконструкции, когда пересмотру подвергаются даже его устои. На языке науковедения это означает, что прогресс науки не кумулятивен; в истории науки эпохи спокойного накопления знаний сменяются скачками, которые мы называем научными революциями.

Галилео Галилей – вместе с Джордано Бруно и Иоганном Кеплером – принадлежит к когорте самых ярких и характерных деятелей великой научной революции, которая произошла в Европе на рубеже XVI и XVII вв. В ходе этой революции резко изменилось положение науки в обществе, цели науки, средства их достижения, весь арсенал идеалов и норм научного творчества.

Освежим в памяти характерные приметы науки Средневековья. Вряд ли кто возьмется отрицать ту огромную распространенность, какую имела астрология в средневековой Европе. Можно ли полагать не имеющим силы то обстоятельство, что ей отдавали дань все без исключения ведущие астрономы многих столетий. В чем же коренятся причины ее популярности? Каково влияние астрологии на астрономию? И что же на самом деле лженаучного она в себе таила?

Высшие цели астрологии заключались в отыскании закономерностей между расположением светил и событиями на Земле. Но разве теоретический прогноз явлений на основе эмпирически установленных закономерностей не остается центральной задачей современной науки? Разве астрологи, накапливая эмпирический наблюдательный материал, не шли точно тем же научным путем, каким шли, скажем, ботаники, химики или зоологи? Разве не было, между прочим, установлено, что важные для мореходства и рыболовства морские приливы и отливы вызываются Луною, т. е. небесные светила в отдельных случаях действительно имеют непосредственное отношение к событиям на поверхности Земли.

Выходит, астрологам неправомерно ставить в вину ни цели, ни средства их деятельности. Их беда заключалась в том, что они, следуя убеждениям современного им общества, искали на Земле проявления божественного промысла. Сегодня наука не признает, что существуют божественные силы, влияющие на судьбы людей. Но ведь в глазах любого средневекового человека все обстояло совершенно иначе. А. Я. Гуревич, автор книги «Категории средневековой культуры», характеризует эту ситуацию: «… Мы ничего не поймем в средневековой культуре, если ограничимся соображением, что в ту эпоху царили невежество и мракобесие, поскольку все верили в бога, – ведь без этой „гипотезы“, являвшейся для средневекового человека вовсе не гипотезой, а постулатом, настоятельнейшей потребностью всего его видения мира и нравственного сознания, он был неспособен объяснить мир и ориентироваться в нем. То была – для людей Средневековья – высшая истина, вокруг которой группировались все их представления и идеи, истина, с которой были соотнесены их культурные и общественные ценности…»

Не будем же совершать распространенной ошибки и путать пагубный мирской и духовный деспотизм церкви с идеей существования единого верховного божества. Астрология существовала благодаря твердой убежденности общества, что у бога есть достаточно досуга, чтобы не только заняться делами каждого отдельного человека, но еще и поставить его в известность о своих намерениях. За исключением этой ведущей неправильной предпосылки, все остальные устремления астрологии целиком относились к области подлинной науки в самом что ни на есть ее современном понимании. Влияние астрологии на астрономию было в ряде отношений положительным, поскольку она стимулировала накопление богатого фактического материала.

В Новое время, грубо говоря, начиная с XVII в., в связи с изменившимися социально-экономическими условиями радикальному переосмыслению подверглась исходная установка научного исследования. Бог перестал составлять сущность Природы и, тем самым, цель познания; он был отделен от Природы, вознесен на недосягаемую высоту и по большей части перестал волновать ученых. Человек же, невзирая на его якобы «божественное» происхождение, снизошел до положения части Природы, причем выяснение законов Природы на основе эксперимента и математизации кратчайшим путем вело его к увеличению власти над окружающим миром, к использованию им сил Природы, к его материальному обогащению. Наука всерьез занялась окружающей Природой, а изучение божественных сущностей было оставлено в удел философии и теологии. Пути науки и религии начали резко расходиться. Они вступили в непримиримый конфликт.

Каковы же главные черты научной революции, в результате которой средневековая наука, включая астрологию, уступила место науке Нового времени? Как мы уже сказали, они заключаются в смене оснований науки, пересмотре идеалов и норм научного творчества. В самом сжатом виде эта позиция образно выражена Галилеем. Он учил, что в мире существуют две книги. Одна – Библия – книга божественного откровения, и она «недоступна» ученым. Зато другая книга – книга Природы – написана на языке математики, и ее прочтение не зависит от религии; оно-то и составляет предмет истинной науки. Так Галилей подводил философское обоснование под право науки освободиться от пут церковных догм.

Всем примером своей жизни отстаивал Галилей идеалы новой науки. Как в капле воды его творческая установка отразилась в истории внедрения в практику телескопа. Мы уже упоминали, что Галилей не был первооткрывателем подзорной трубы. Он узнал об этой чудо-трубе от других. Больше того, историкам науки давно известно, что он не был и первым из людей, кто догадался устремить подзорную трубу в звездные выси. Совершенно независимо от Галилея и даже раньше Галилея внешний облик Луны с помощью телескопа зарисовал английский математик Томас Харриот. Одна из зарисовок Харриота, уцелевшая в архивах, датирована 29 июля 1609 года. Приоритет открытия Медичейских светил оспаривал у Галилея немец Симон Марий. В чем же дело? Почему потомки вот уже четвертое столетие преклоняются перед именем Галилея? Жизни и деятельности Галилея посвящены тысячи книг на всех языках мира, и нас гораздо меньше занимают биографии его современников Томаса Харриота и Симона Мария.

Да, Галилей не первым посмотрел на Луну, возможно и на Юпитер, и на Венеру. Но он был первым, кто благодаря настойчивости и проницательности ума в полной мере понял, «разглядел» великое значение своих открытий. У него хватило энергии выполнять наблюдения там, где другие останавливались, и хватало мужества во всеуслышанье сообщать миру о своих «крамольных» открытиях.

Что следует из анализа зарисовки Луны, выполненной Харриотом в 1609 году? Ясно следует то, что ее автор совершенно не отдавал отчета ни в физической сущности, ни в значимости выполненных наблюдений. Он честно зарисовал хитросплетение темных и светлых пятен на лунном диске, даже не задаваясь вопросом об их происхождении. Харриот вовсе не понял, что яркие точки вблизи границы света и тени являются освещенными Солнцем горными вершинами, а черные «острова» – тени на дне глубоких лунных кратеров. Из-за этого в его зарисовке современному астроному бросается в глаза множество курьезов и несуразностей.

Одна из зарисовок Луны, выполненная Галилеем. В отличие от Томаса Харриота, который увидел на диске Луны лишь беспорядочное чередование светлых и темных пятен, Галилей сразу же сделал правильные выводы об особенностях лунной поверхности

А что утверждал по этому поводу полгода спустя в «Звездном вестнике» Галилео Галилей? «… С полной уверенностью, – пишет он, – мы можем считать поверхность Луны не являющейся совершенно гладкой, ровной и с точнейшей сферичностью, как великое множество философов думает о ней и о других небесных телах, но наоборот неровной, шершавой, покрытой впадинами и возвышенностями, совершенно так же, как и поверхность Земли, которая то здесь, то там отмечается горными хребтами и глубокими долинами…»

Как видно на этом примере, Галилей не только сделал правильное заключение применительно к поверхности Луны. Он сразу же пошел дальше и дальше. Он подверг сомнению авторитет Священного писания по поводу идеальности небесных тел. Он правильно истолковал все остальные свои наблюдения. Он, наконец, сделал великий вывод, что телескопические открытия раз и навсегда утверждают правоту гелиоцентрической системы мира Николая Коперника.

Вот почему в умах потомков начало телескопических наблюдений неразрывно связано с именем Галилео Галилея. И его судьба оказывается в центре жарких дебатов вплоть до наших дней. «Телескопы порождают иллюзии», – таков был лозунг старой науки. И не надо, следовательно, ими заниматься: есть, мол, дела поважнее! Галилей же руководствовался мыслью о том, что для прочтения книги Природы надо не отвергать, а совершенствовать телескоп, использовать любую возможность для расширения конкретных, фактических знаний! Он связал свои телескопические открытия с гелиоцентрическими воззрениями Коперника и, тем самым, нанес смертельный удар господствовавшим догмам.

Судилище над Галилеем сохранилось в памяти людей одной из наиболее зловещих страниц истории католической церкви. На протяжении четырех веков позорный процесс оставался символическим воплощением подлинного отношения католицизма к прогрессу науки. Лишь в середине XX в. на так называемом II Ватиканском соборе (1962-1965 гг.) иные «отцы церкви» в радении о реноме католицизма подняли голоса в «защиту» Галилея. Желая создать впечатление обновления существа католицизма, они отстаивали необходимость реабилитировать ученого. «…И не следует говорить необдуманно, что это дело относится к далекому прошлому, – заявлял на соборе один из французских епископов. – Осуждение этого человека не было отменено. Многочисленные ученые считают, что церковь и сегодня относится к науке так, как теологи, осудившие четыре столетия назад этого великого и честного человека. Было бы знаменательным жестом, если бы церковь воспользовалась четырехсотлетием со дня рождения Галилея и смиренно реабилитировала его…» Кстати, лишь сорока годами раньше в 1920 г. папа римский приобщил к лику святых народную героиню Жанну д'Арк – единственную среди многих тысяч известных и безвестных жертв инквизиции XV в. И только во второй половине XX в. были официально упразднены столь одиозные учреждения католицизма как конгрегация инквизиции и Индекс запрещенных книг.

Обсуждение реабилитации Галилея заняло у папской курии 15 лет. Публичное признание, что Галилео Галилей несправедливо пострадал от инквизиции, последовало от главы римско-католической церкви через 337 лет после смерти великого итальянца.

Тщательные наблюдения Галилея поныне приносят ощутимую практическую пользу. В том же 1980 г., когда церковь решилась «оправдать» Галилея, журналы его наблюдений были заново просмотрены историками астрономии. Оказалось, что зимой 1612-1613 гг. Галилей несколько раз зарисовал звездочку в таком месте, где близко нет ни одной звезды, доступной по блеску его телескопу. Небрежность?… Ошибка?!.. Вовсе нет. Удалось установить, что Галилей в 1612-1613 гг. наблюдал планету Нептун. Разумеется, в свой крохотный телескоп он не был в состоянии различить диск планеты. Он не мог даже вообразить, что натолкнулся на новую планету, об открытии которой нам предстоит рассказать много позже. Пока же отметим, что благодаря зоркости Галилея астрономам удалось восстановить на небе положение планеты Нептун за 233 года до ее открытия.

Воистину Галилео Галилей и сегодня шагает в ногу с веком.

Гений Галилея подготовил почву для окончательной выработки основ классической механики и классической астрономии, что было сделано Ньютоном.

Закон всемирного тяготения

В старости Ньютон заметил как-то, что если он и сумел добиться в науке важных результатов, то только потому, что стоял на плечах исполинов. Впрочем, такие высказывания в ту пору были далеко не новы. За семьсот лет до Ньютона некто Бернард Шартрский говорил ученикам: «Мы подобны карликам, усевшимся на плечах великанов; мы видим больше и дальше, чем они, не потому, что обладаем лучшим зрением, и не потому, что мы их выше, но потому, что они нас подняли и увеличили наш рост своим величием».

В этих образах заключен великий смысл, и именно их мы вынесли в заголовок второй части нашей книги, посвященной истории идей и методов современной астрономии. Преемственность крупных научных открытий – их важнейшее и неотъемлемое свойство. Коперник, Кеплер, Галилей, Ньютон – это единая линия развития астрономической науки.

Ньютон широко известен своими работами в области механики и оптики, он первым разложил солнечный свет в спектр и разработал дифференциальное исчисление, далеко двинул вперед многие разделы математики и физики. И малой доли этих работ за глаза хватило бы, чтобы навеки прославить имя любого ученого. Но Ньютону принадлежит и еще одна заслуга, которая по сути дела затмила все остальные: он сформулировал закон всемирного тяготения.

Всю свою жизнь Ньютон руководствовался знаменитым принципом: hypotheses non fingo – «гипотез не выдумываю». Этот-то принцип и нашел самое яркое воплощение в формулировке закона всемирного тяготения:

все тела притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Ньютон открыл закон, управляющий взаимодействием тел, без всякого рассмотрения природы, или причин этого взаимодействия: он дал образец решения физической задачи математическими методами.

Закон всемирного тяготения содержит обобщенное математическое выражение некоторой единой физической зависимости, исходя из которой, как следствия, можно объяснить очень широкий круг наблюдаемых в природе фактов. В качестве следствий из закона всемирного тяготения могут быть получены и законы Кеплера.

На склоне лет, сидя в саду за чаем со своими близкими, Ньютон вдруг вспомнил, как много лет назад, в похожей обстановке, падающее на землю яблоко навело его на мысль об общности закона, управляющего и падением яблока, и движением Луны вокруг Земли. Со слов племянницы Ньютона эту историю поведал миру Вольтер, и она стала настолько популярной, что имя Ньютона и закон всемирного тяготения доныне не отделимы от падающего яблока.

Исаак Ньютон (портрет из Национальной портретной галереи в Лондоне). Он родился 25 декабря 1642 г. по старому стилю, чему соответствует 4 января 1643 г. по новому стилю (разница составляет 10 дней). Протестантская Великобритания ввела григорианский календарь (новый стиль) лишь в 1752 г., поэтому английские справочники и энциклопедии приводят дату рождения Ньютона по старому стилю. Так же поступают в большинстве других стран. В СССР распространено правило указывать даты по новому стилю. В этом кроется причина расхождения года рождения Ньютона во многих публикациях. Из-за неправильного перевода даты рождения Ньютона на новый стиль в ряде изданий ошибочно привддится 5 января 1643 г.

Внешне жизнь Ньютона небогата событиями. Она протекала в основном спокойно, мирно и однообразно. Исаак Ньютон родился в Великобритании, в деревушке Вульсторп в 1642 г. – в год смерти Галилея и через 100 лет после смерти Коперника.

В 18 лет он поступил учиться в Кембриджский университет, но его занятия были неожиданно прерваны страшной эпидемией чумы, от которой в одном только Лондоне за лето 1665 г. погибла 31 тыс. жителей. Полный новыми знаниями и новыми мыслями студент Ньютон вернулся в Вульсторп и провел в вынужденном «творческом отпуске» около двух лет. Этот «отпуск» имел колоссальное значение для Ньютона, так как именно в это время в его сознании оформилось большинство идей, разработке которых он посвятил всю последующую жизнь. В 1665-1667 гг., когда Ньютону не исполнилось еще и 25 лет, он подошел к закону всемирного тяготения.

Ньютон закончил университет, и в последующем занимался научными исследованиями и немного преподаванием, хотя педагогом он был плохим.

Ньютон никогда не был женат, никогда не выезжал за пределы Англии. Большую часть времени он обычно бывал погружен либо в опыты, либо в раздумья и вообще казался окружающим рассеянным и молчаливым. Непродолжительное время Ньютон был членом парламента от университета, и предание сохранило анекдот о том, что депутаты услышали его голос лишь один раз, когда он попросил привратника закрыть форточку, чтобы выступающие не простудились.

Уже будучи признанным ученым, в возрасте 53 лет, Ньютон получил пост хранителя, а впоследствии главного директора Монетного двора. Талант Ньютона проявился и в реорганизации монетного дела Великобритании, которое оказалось поставленным настолько хорошо, что через века стало основой дальнейшей экономической экспансии английского капитализма.

В 1703 г. Ньютон был избран президентом Лондонского Королевского общества[19] и оставался им до конца жизни. В 1705 г. королева пожаловала ему дворянский титул, и он стал именоваться сэром Исааком. Ньютон умер в 1727 г., в возрасте 85 лет, и был похоронен в Вестминстерском аббатстве, национальном британском пантеоне. «Здесь покоится все, что было бренным в Ньютоне» – гласит одна из надписей на его памятнике. В другой надписи процитирована строка из Лукреция: «Разумом он превзошел род людской».

Биографы Ньютона соревновались в придумывании превосходных степеней в оценке его деятельности. Но вряд ли можно оценить ее проще и лучше, чем это сделал сам Ньютон незадолго до смерти: «Не знаю, чем я могу казаться миру, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском, берегу, развлекающимся тем, что от поры до времени отыскиваю камешек более цветистый, чем обыкновенно, или красивую раковину, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным».

В науке Ньютон, подобно Копернику, объединил разрозненные представления своих предшественников и, опираясь на плечи исполинов, создал общую физическую концепцию, заставив физику на протяжении последующих трехсот лет говорить его языком.

Подобно Копернику, Ньютон очень придирчиво относился к результатам своей научной работы. Если исследованиями проблемы тяготения Ньютон занимался в 1665-1667 гг., когда ему не исполнилось еще 25 лет, то опубликован закон всемирного тяготения был 20 лет спустя. Книга «Математические начала натуральной философии», принесшая ее автору славу одного из величайших ученых всех времен, вышла в свет лишь в 1687 г., когда Ньютону было уже 45 лет.

Так же как и у Коперника, у Ньютона был свой «добрый гений», – молодой, полный энтузиазма помощник, который всеми силами способствовал завершению и публикации труда своего великого соотечественника. Это был блестящий астроном Эдмонд Галлей, известный в астрономии несколькими важными открытиями. В частности, он открыл собственные движения «неподвижных» звезд и периодичность возвращения к Земле кометы, получившей впоследствии его имя.

Человек в высшей степени разносторонний, Галлей был создателем таблиц страхования жизни, редактировал классические тексты и отыскал место высадки в Британии Юлия Цезаря. На 65-м году жизни он был назначен королевским астрономом и не испугался избрать своей первой целью позиционные наблюдения Луны в течение 18-летнего цикла обращения узлов лунной орбиты. Эти наблюдения он и довел в действительности до конца. Таким был тот, кто убедил Ньютона издать свой труд и взял на себя его редактирование.

Из-за отсутствия у Королевского общества денег Галлей отдал на издание книги Ньютона собственные сбережения. Он был вовсе небогат и получил от Королевского общества в порядке возмещения затрат сначала 50 экземпляров книги «История рыб», а потом еще 20 экземпляров той же книги.

Закон всемирного тяготения нашел признание далеко не сразу, особенно на континенте. История признания этого закона – история геодезических измерений размеров Земли. Выводя одно из следствий закона всемирного тяготения, Ньютон рассуждал примерно следующим образом.

Вообразим, что в теле Земли прорыты две глубочайшие шахты, которые доходят до центра Земли и там соединяются (см. рисунок). Одна шахта прорыта строго вдоль оси вращения Земли, а другая, перпендикулярная к ней, – строго в плоскости экватора. Если такие шахты заполнить водой, то она сможет переливаться из одной шахты в другую и в конце концов займет положение, соответствующее фигуре равновесия.

Если бы Земля не вращалась вокруг оси, на воду в шахтах действовали бы совершенно одинаковые силы тяготения, и в обеих шахтах ее уровень установился бы на одинаковом расстоянии от центра. Фигура равновесия имела бы в этом случае форму шара.

Однако Земля не неподвижна, она вращается вокруг своей оси. При этом вода в экваториальной шахте приобретает центростремительное ускорение. За счет этого давление воды на дно в экваториальной шахте меньше, чем в осевой шахте. Понятно, что равновесие наступит лишь в том случае, когда в экваториальной шахте уровень воды повысится.

Таким образом, закончил свои рассуждения Ньютон, Земля, представляющая собой фигуру равновесия, должна иметь утолщение на экваторе или, что то же, быть сплюснутой у полюсов.

Приведенные рассуждения Ньютона показывают, что он впервые рассмотрел поверхность Земли как поверхность фигуры равновесия. При этом он предполагал, что плотность всех частей Земли одинакова, т. е. Земля является телом однородным. Считая Землю состоящей из бесконечного множества отдельных частичек, он, как это следует из закона всемирного тяготения, полагал, что каждая частичка притягивает к себе все остальные и в свою очередь притягивается ими. Из теоретических расчетов на основе сделанных предпосылок следовало, что расстояние от центра Земли до полюса должно быть на 0,43 % (около 28 км) короче расстояния от центра до экватора.

Рассуждение Ньютона о фигуре равновесия вращающейся Земли. Схема справа внизу поясняет принцип определения фигуры Земли из измерений двух дуг меридиана L 1 и L 2 в 1° на разных широтах

Теоретический вывод Ньютона оспаривался многими его современниками, которые считали, что Земля в целом либо имеет форму правильного шара, либо не сжата, а, напротив, вытянута у полюсов и имеет форму яйца. «Oblatum sive oblongum» – «сжатая или вытянутая» – вот спор, который оказался в центре внимания науки на рубеже XVII и XVIII вв. Решить этот спор могли только астрономы и геодезисты.

Если Ньютон прав, то сечение Земли по меридиану должно иметь форму эллипса. Конечно, земной эллипс сжат очень немного, гораздо меньше, чем это показано на рисунке. Но для того, чтобы лучше понять последующие рассуждения, использован эллипс с сильно преувеличенным сжатием.

Итак, пусть сечение Земли по меридиану имеет, согласно Ньютону, форму эллипса. Тогда дуги, соответствующие разности широт в 1°, в разных частях эллипса уже не будут равны между собой. На рисунке хорошо видно, что для эллипса, сжатого у полюсов, полярная дуга должна быть немного длиннее, чем экваториальная. Если бы Земля имела форму яйца, то сечение по меридиану тоже имело бы форму эллипса, но в этом случае полярная дуга оказалась бы короче экваториальной.

Виллеброрд Снеллиус (1580-1626) – голландский астроном и математик, первым использовавший для определения больших расстояний на поверхности Земли метод триангуляции

Таким образом, перед геодезистами встала ясно сформулированная задача. Необходимо с максимальной точностью измерить две дуги меридиана: одну на севере, ближе к полюсу, другую на юге, ближе к экватору, после чего сравнить их. В случае, если полярная дуга окажется длиннее экваториальной, прав Ньютон. Если же полярная дуга окажется короче, то правы его противники: Земля имеет форму яйца.

Точные измерения протяженных расстояний по пересеченной местности всегда вызывали большие трудности и не могли выполняться с требуемой точностью. Удачный метод измерения больших расстояний удалось дать примерно за полвека до описываемых событий, в 1614 г., голландскому астроному и математику Снеллиусу, предложившему пользоваться для этой цели цепочками треугольников. Слово «треугольник» звучит по-латыни как «триангулум», а поэтому метод Снеллиуса получил название триангуляции.

Математические основы триангуляции крайне просты. Всякий плоский треугольник, как известно, состоит из шести элементов: трех сторон и трех углов. Если в треугольнике даны одна сторона и два угла, то такой треугольник можно «решить», т. е. исходя из известных элементов с помощью определенных формул вычислить величины неизвестных элементов. То же самое относится и к так называемым сферическим треугольникам, т. е. треугольникам, построенным на поверхности шара. Отсюда нетрудно понять существо метода триангуляции.

Пусть необходимо измерить расстояние между флажками, поставленными в точках А и Б (см. рисунок). Чтобы выполнить такое измерение непосредственно, потребовалось бы снести значительную часть домов, вырубить в лесу просеку, засыпать овраг и построить мост через реку. Стоимость всех этих работ выразится огромной суммой. На их выполнение уйдет немало времени.

Применение метода триангуляции позволяет обойти эти трудности. Поставим на дороге в точке В еще один флажок и измерим с максимально возможной точностью линию АВ. Дорога на этом участке прямая, ровная, и поэтому измерение может быть выполнено легко. Назовем измеренную линию базисом.

Использование метода триангуляции для измерения больших расстояний на пересеченной местности с естественными преградами

Обследовав местность, отметим флажком еще одну точку Г так, чтобы с нее были хорошо видны флажки в точках А, Б и В. Теперь пункты А, В и Г образуют на поверхности Земли треугольник, в котором сторона АВ известна. Остается измерить два угла, например в точках В и Г, после чего, решив треугольник, можно получить длины сторон АГ и ВГ и величину угла в точке А. Получив длину стороны ВГ, будем действовать дальше и измерим в точках В и Г два угла треугольника ВГБ. Зная длину стороны ВГ и значения углов в точках В и Г, отмеченные на рисунке двойной дужкой, вычислим длины сторон ВБ и ГБ и величину угла в точке Б. Таким образом, на поверхности Земли будут построены два треугольника АВГ и ВГБ, в которых известны все углы и все стороны. Теперь вычислим искомое расстояние АБ и поставленная задача разрешена.

Основное достоинство триангуляции заключается в том, что она сокращает до минимума дорогостоящие и исключительно трудоемкие линейные измерения. Они сводятся лишь к определению длины базиса, причем базис может быть выбран там, где его легче всего измерить. Наибольший объем работ в триангуляции составляют не линейные, а угловые измерения, выполнение которых сопряжено с гораздо меньшими трудностями. Для угловых измерений не имеет существенного значения, течет ли между пунктами река, растет ли кустарник или расположен глубокий овраг. Важно только, чтобы из одного пункта можно было беспрепятственно видеть другой. А этого, как правило, всегда можно добиться, если заранее намечать пункты на основе подробного знакомства с местностью.

Цепочки, состоящие из многих треугольников, позволяют с очень высокой точностью измерять на поверхности Земли расстояния в сотни и тысячи километров. В вершинах треугольников строят специальные геодезические знаки – вышки, благодаря которым стороны каждого из измеряемых треугольников могут достигать 20-30 км. В прежнее же время в качестве пунктов триангуляции использовались крепостные башни, колокольни и другие стоящие на высоких местах заметные сооружения.

Под руководством директора Парижской обсерватории Джана Доменика Кассини большие триангуляционные работы еще при жизни Ньютона выполнялись во Франции вдоль Парижского меридиана. Но эти измерения, затянувшиеся на долгие годы, так и не разрешили ожесточенного спора о форме нашей планеты. Кассини до самой смерти оставался яростным противником «сплюснутой» Земли. Той же ошибочной точки зрения придерживался и унаследовавший пост директора Парижской обсерватории Кассини-сын.

Окончательно вопрос о форме Земли был решен только в результате триангуляционных измерений двух дуг, расположенных в таких местах, где разность длин одного градуса меридиана наиболее заметна: одной – вблизи экватора и другой – по возможности близкой к полюсу.

Весной 1735 г. фрегат, на борту которого находились французские академики Бугер, Кондамин, Годен и их помощники, взял курс на Перу. А через год, в 1736 г., Францию покидали академики Мопертюи, Клеро, Камюз, Лемонье и шведский физик Цельсий. Их путь лежал на север в далекую, занесенную снегом Лапландию. Там, на границе Швеции и Финляндии, в долине реки Торнео должна была измеряться северная дуга.

Подробное описание работы этих двух экспедиций, навсегда вошедших в историю науки, читается как захватывающая повесть. Нестерпимая жара перуанских Кордильер, тропические ливни, лихорадка и нападения индейцев – вот с чем столкнулась экспедиция Бугера. Непроходимые болота, сырой промозглый туман и лютая стужа выпали на долю экспедиции Мопертюи.

Первой закончила свою работу северная экспедиция. И уже сравнения ее результатов с результатами прежних измерений на территории Франции оказалось достаточным, чтобы доказать реальность сжатия Земли у полюсов.

Вернувшийся в Париж в меховой, невиданной французами лапландской шапке Мопертюи был принят как национальный герой. Это был тот самый человек, который, по выражению Вольтера, «приплюснул Землю и всех Кассини». В честь Мопертюи была выбита золотая медаль, на которой он изображен в этой шапке, закутанный в меха, с палицей Геркулеса в одной руке и сплюснутой Землей в другой.

Впрочем, вскоре, поссорившись с Мопертюи, тот же острослов Вольтер не преминул кольнуть его язвительной эпиграммой:

Посланец физики, отважный мореход,
Преодолев и горы, и моря,
Влача квадрант средь снега и болот,
Почти что превратившись в лопаря,
Узнал ты после множества потерь,
Что знал Ньютон, не выходя за дверь!

Полувековой труд французских академиков окончательно доказал, что форма Земли, согласно Ньютону, соответствует фигуре, которая получается путем вращения эллипса вокруг его малой оси. Такая фигура называется в геометрии эллипсоидом вращения, или же просто двухосным эллипсоидом.

По результатам французских измерений можно было заключить, что в среднем полярная полуось Земли на 25 км короче экваториальной.

Механика небес

Закон всемирного тяготения стал основой новой физики. Но наибольшее влияние он оказал поначалу на развитие астрономии. Изучение движения небесных тел на основе закона всемирного тяготения и классической механики стало особой ветвью астрономической науки – небесной механикой.

Секстант. С XVIII века и вплоть до появления средств радионавигации этот нехитрый астрономический прибор оставался символом штурманского искусства мореплавателей

Первым, кто в полную силу показал неисчерпаемые возможности закона всемирного тяготения для решения астрономических задач, был российский академик Леонард Эйлер.

Уроженец Швейцарии, Эйлер учился в Базеле у знаменитого математика Иоганна Бернулли. Два сына Иоганна Бернулли, Даниил и Николай, отправились на поиски счастья в Россию, в только что учрежденную Петром I Санкт-Петербургскую Академию наук. Они позаботились о своем добром знакомом, и в 20 лет от роду, в мае 1727 г. Леонард Эйлер тоже попал в Петербург.

Начинался трудный для России период ее истории. Вослед великому Петру сменяли друг друга ничтожные марионетки, героическая эпоха оборачивалась затяжным безвременьем —

… Тут кротко или строго
Царило много лиц,
Царей не слишком много,
А более цариц…

За несколько дней до появления Эйлера в Петербурге после 3 лет царствования почила в бозе соблаговолившая приласкать его незадачливая супруга Петра I – императрица Екатерина I. Не дольше находился на престоле малолетний Петр II. Его сменила Анна Иоанновна, десятилетнее правление которой отмечено лютыми оргиями ее фаворита Бирона (читай «Ледяной дом» И. И. Лажечникова). Совсем уж на короткое время воцарилась Анна Леопольдовна. Вершителями судеб страны стали поднаторевшие в дворцовых интригах офицеры. Колода именитых сановников регулярно тасовалась для новых пасьянсов. Это трагическое безвременье русской истории отчасти нашло отражение в некоторых эпизодах девятисерийного телевизионного фильма о М. В. Ломоносове – великом современнике Эйлера, который был моложе своего коллеги из Швейцарии всего на четыре года.

Эйлер приспособился к петербургской обстановке. Он женился, не ввязывался в академические перипетии и занимался исключительно научной работой, чаще всего имеющей практические приложения. Жить и работать было, однако, совсем непросто. В 1738 г. в назидание инакомыслящим за отход от православия был сожжен в Петербурге капитан-поручик флота Александр Возницын, племянник видного дипломата петровского времени. Это событие произвело на ученых академии, преимущественно иностранцев, удручающее впечатление. В них вселились растерянность и уныние.

Капля точит камень, и в конце концов в 1741 г. Эйлер прельщается настойчивыми приглашениями переехать в Берлин. Возможно, на его решение повлияло и чисто эмоциональное обстоятельство: к этому времени он потерял правый глаз.

Автор одного из очерков о жизни Эйлера воспроизводит беседу своего героя после переезда в Берлин:

– Отчего вы не хотите говорить со мною? – спросила в Берлине молчаливого и запуганного математика мать короля Фридриха II.

– Государыня, я прибыл из страны, где за слово вешают, – ответил он без улыбки.

Работая в Берлине, Эйлер не порывал тесных связей с Россией. Он публиковал в России свои исследования, с подъемом отзывался о восходящей звезде русской науки Ломоносове. После смерти первого президента Берлинской академии наук Мопертюи, Эйлер стал ее фактическим руководителем, но по-прежнему не утратил живого интереса к событиям русской жизни.

Екатерина II отметила начало своего царствования повышенным вниманием ко всем сферам интеллектуальной деятельности, привлекала к себе людей талантливых и известных. Не остался забыт и Эйлер, которому было над чем подумать: четверть века в Берлине, устоявшиеся привычки, большая семья. Но он преодолевает сомнения и в 1766 г. вновь возвращается в Петербург.

Определенную роль в возвращении Эйлера в Россию сыграл, по-видимому, физик и астроном Ф. Эпинус. Последнее имя мало что говорит даже искушенным историкам науки, и во вполне серьезной книге можно прочесть, будто наблюдениями в астрономической обсерватории ее заведующий Эпинус вовсе не занимался, а «старался лишь покрепче запереть дверь этого учреждения». На самом деле личность Эпинуса скрыта налетом таинственности, поскольку он состоял главным шифровальщиком России. Именно он преуспел в заботах о неприкосновенности обширной дипломатической переписки Екатерины II и вскрывал шифры иностранных послов. Эпинусу доводилось выполнять и важнейшие дипломатические поручения. Так, при его участии был составлен исторический документ о невмешательстве России в борьбу Великобритании против мятежных северо-американских колоний; этот нейтралитет значительно помог становлению США.

Будучи доверенным лицом властной императрицы, Эпинус как ученый широко использовал свое влияние на нее в интересах развития астрономии. Не только возвращение Эйлера, но и покупка рукописей Кеплера, и организация многочисленных экспедиций по наблюдениям прохождения Венеры по диску Солнца 1769 г. не могли произойти без его вмешательства.

Во второй приезд Эйлеру предстояло прожить в Петербурге еще 17 лет. Теперь он полностью слеп, но это никак не сказывается на его фантастической работоспособности и творческой продуктивности. В общей сложности им опубликовано свыше 850 научных работ, среди которых много больших книг, отослано более 3 тыс. писем. С 1909 г. в Швейцарии коллективными усилиями ведется издание полного собрания сочинений Л. Эйлера, но конца этой работе не видно и по сию пору.

Леонард Эйлер часто брал задачи, подсказанные жизнью, чутко реагировал на запросы различных областей естествознания и техники. Символическая подробность. Последняя из продиктованных Эйлером статей относилась, по современной терминологии, к области аэродинамики. Она служила цели будущего взлета человека с поверхности Земли. И этот взлет в действительности произошел тотчас после кончины ученого. Его сердце остановилось 7 сентября 1783 г., а всего через две недели, 19 сентября 1783 г. братья Этьен и Жозеф Монгольфье подняли на воздушном шаре, наполненном горячим воздухом от костра, первых в мире воздухоплавателей – петуха, утку и барана.

Многогранный талант Эйлера оставил след во многих областях науки. В области астрономии российский академик Леонард Эйлер подвел итоги в задаче об определении положений Луны, детально разработав новую точную теорию движения этого небесного тела. Эйлер, крупнейший математик и механик своего времени, обогатил небесную механику многими новыми математическими приемами.

Эйлер был не одинок в небесно-механических исследованиях. Словно оправдываясь за излишнюю полемическую горячность своих предшественников, не признававших закона всемирного тяготения, крупный вклад в небесную механику внесло новое поколение французских ученых. Важных результатов в теоретическом анализе движений планет и комет добились французы Клеро, Даламбер и Лагранж. Большим успехом небесной механики стало удачное предсказание момента возвращения к Земле периодической кометы Галлея.

Фундамент небесной механики в том виде, как она теперь существует, был окончательно завершен в самом начале XIX в. в работах современника и участника Великой французской революции Пьера Симона Лапласа. Ему принадлежит четко оформленный взгляд на мир как на систему с господством жестких причинно-следственных связей, где нет места случайным, вероятностным процессам. Случайность в его понимании лишь результат неполноты наших знаний. «…Мы должны рассматривать современное состояние вселенной, – писал Лаплас, – как результат ее предшествовавшего состояния и причину последующего. Разум, который для какого-нибудь данного момента знал бы все силы, действующие в природе, и относительное расположение ее составных частей, если бы он, кроме того, был достаточно обширен, чтобы подвергнуть эти данные анализу, обнял бы в единой формуле движения самых огромных тел во вселенной и самого легкого атома; для него не было бы ничего неясного, и будущее, как и прошлое, было бы у него перед глазами…»

За этим представлением великого небесного механика кроется убеждение во всеобщей и безграничной механической детерминированности, причинно-следственной обусловленности явлений природы. «Лапласов детерминизм» на долгое время стал общепринятой методологией всех естественнонаучных дисциплин, и в историческом плане был, пожалуй, последним ярким примером того, как астрономия задавала тон всему естествознанию —

… Исчисленный Лапласом и Ньютоном,
Мир стал тончайшим синтезом колес,
Эллипсов, сфер, парабол —
Механизмом,
Себя заведшим раз и навсегда
По принципам закона сохраненья
Материи и Силы…

(М. Волошин, «Путями Каина», 1923)

После Лапласа небесная механика сосредоточилась на математическом решении трех основных задач, которые по существу исчерпывают все проблемы движения небесных тел. В простейшем случае рассматривается существование лишь двух тел, и эта задача имеет строгое решение. Примером задачи двух тел служит, скажем, движение планеты вокруг Солнца без учета возмущающего действия других планет.

Только в приближенном виде – хотя степень приближения может быть чрезвычайно высокой – решается задача трех и большего числа тел. Такая задача неизбежно возникает, например, при анализе движения комет. Наконец, наибольшие сложности представляет из себя обратная задача: определение сил, действующих на небесные тела, и их масс по известному движению.

Небесная механика дает обширное поле деятельности для математиков и не случайно, что ее развитию существенно способствовал выдающийся немецкий математик XIX в. Карл Фридрих Гаусс.

От телескопов-карликов к телескопам-гигантам

Небесная механика, ведущая свое начало от Кеплера и Ньютона, – теоретическая дисциплина, стоящая на стыке астрономии, механики и математики. Это первое из новых направлений астрономических исследований, первый молодой побег, который вырос на могучем дереве древней астрономии. Дав жизнь небесной механике, классическая астрономия продолжала идти своей столбовой дорогой. В ее задачи входили точные позиционные измерения, наблюдения редких небесных явлений, создание общей теории происхождения, эволюции и современного строения Вселенной.

После открытий Галилея становится ясно, что для изучения неба нужно строить большие телескопы. В более крупный телескоп есть надежда обнаружить более редкие и более удивительные явления.

Строительство крупных телескопов увлекло выдающегося польского астронома-наблюдателя Яна Гевелия. Сын богатого гданьского купца-пивовара, человек обеспеченный и уважаемый, Ян Гевелий до конца жизни успешно сочетал свою купеческую деятельность с интенсивными астрономическими наблюдениями.

В 1641 г. в Гданьске, на Кожевенной улице, на крышах трех принадлежавших ему вблизи ратуши домов Гевелий оборудовал собственную обсерваторию.

Гевелий в избытке обладал качествами, столь необходимыми астроному: у него было превосходное острое зрение, он отлично рисовал, умел обрабатывать и дерево, и стекло, и металл, был хорошим гравером. Умелым помощником в его работе оказалась жена.

Гевелий занимался постройкой секстантов, квадрантов и других угломерных инструментов, в основном по образу и подобию инструментов Тихо Браге. Но по мере роста интереса к астрономии он переключился и на создание телескопов. Начав с небольших труб 2-4 м длиной, Гевелий со временем, совершенствуя технику изготовления, сумел довести размеры своих телескопов до 10-20 м. Крупнейший из телескопов Гевелия не поместился в его обсерватории на Кожевенной улице, и этот инструмент пришлось установить за городом, укрепив на специальной мачте высотой в 30 м. Труба этого телескопа достигала 45 м.

«Воздушный» телескоп Яна Гевелия

Гевелий, подобно Галилею, использовал в качестве объектива своей трубы линзу – двояковыпуклое стекло вроде тех, которые вставляют в очки. Такие линзовые телескопы называют телескопами-рефракторами.

Гевелию удалось довести телескопы-рефракторы до очень больших размеров и благодаря этому добиться довольно больших увеличений при удовлетворительном качестве изображений.

Объектив телескопа – это огромный искусственный «зрачок», который собирает свет с гораздо большей площади, чем глаз человека

Но он никак не мог расширить возможности своих телескопов для наблюдений слабых объектов.

У человека и у животных (обычно это хорошо заметно у кошек), когда они находятся в темноте, зрачок расширяется. Путем расширения зрачка живой организм регулирует количество поступающего в глаз света. Чем слабее источник света, тем больше должна быть рабочая поверхность зрачка.

Объектив телескопа – это большой искусственный зрачок. И чем больше поверхность объектива, тем с большей площади собирает он свет и тем более слабые источники света могут быть обнаружены при помощи телескопа.

Создание больших линзовых телескопов сопряжено с непреодолимыми техническими трудностями. Но сравнительно быстро астрономы осознали, что есть иной подход к проблеме. В качестве объективов могут использоваться вогнутые зеркала. А изготовление больших вогнутых зеркал – дело значительно более простое, чем изготовление таких же линз. Телескопы с зеркальными объективами носят название отражательных телескопов, или телескопов-рефлекторов.

Небольшие телескопы-рефлекторы мастерил в своей домашней лаборатории уже Ньютон. Первые крупные инструменты были изготовлены в конце XVIII в. Пионером в этом деле стал известный английский музыкант, композитор и педагог Вильям Гершель. Музыкантом Гершель оставался до 36 лет, когда понял, что его призвание – астрономия. Он задумал собственными глазами осмотреть все то, о чем писалось в астрономических книгах. Не имея денег для покупки телескопа, Гершель начал строить его сам. Потом построил второй, третий. С каждым разом они становились все больше и лучше. Но Гершель не прекращал совершенствовать их. Бывали случаи, когда он не отрывался от работы по суткам. Его сестра, боясь, как бы он не умер с голоду, кормила его, как ребенка.

Крупнейший из телескопов Вильяма Гершеля с диаметром зеркала 120 см, сооружение которого завершено в 1789 г.

Трубы Гершеля не имели такой потрясающей длины, как трубы Гевелия. Но зато у них были огромные объективы, которые позволяли Гершелю наблюдать очень слабые объекты. Самый крупный из зеркальных телескопов Гершеля имел зеркало поперечником 120 см при сравнительно короткой трубе – 12 м. Вверх-вниз он двигался с помощью блоков, а вправо-влево поворачивался на специальной платформе.

До середины XVIII в. астрономам было известно, включая Землю, шесть планет. Открытие, впервые прославившее Гершеля, – седьмая планета, которая не видна простым глазом. Ее назвали Ураном.

Благодаря работам Гершеля из астрономии была выделена еще одна область исследований – звездная астрономия. Этот отдел астрономии занимается изучением строения и развития нашей Галактики и других звездных систем, которое ведется преимущественно статистическими методами.

Спектральный анализ

Другой важный раздел астрономии получил бурное развитие в XIX в. на стыке астрономии и физики. Сегодня этот раздел называют астрофизикой.

Как и всякая другая область науки, астрофизика имеет долгую предысторию. Если говорить всерьез, то невозможно указать на одного-единственного «отца астрофизики». В сущности астрофизикой занимался уже Гиппарх, который разделил звезды по их блеску на 6 звездных величин. В начале XIX в. исследованиями по поляризации света большой вклад в будущую астрофизику внес француз Франсуа Араго.

Астрофизика взросла на анализе особенностей поступающего от небесных светил электромагнитного излучения. Основой астрофизики стал спектральный анализ.

Свечение тел, или, в более общем виде, излучение энергии в форме электромагнитных колебаний, – явление чрезвычайно сложное, тесно связанное с внутренним строением излучающего тела. Электромагнитные колебания, излучаемые твердыми и жидкими телами, не имеют строго определенной, единой длины волны, а являются «смесью» – набором колебаний всевозможных длин волн.

Так как изменение направления распространения волновых колебаний при переходе в среду с иной плотностью (преломление) связано с их длиной, то лучок разноволновых колебаний может быть «расщеплен» и разложен в спектр. Пропустив луч солнечного света через стеклянную призму, мы получим на экране цветную полоску – сплошной (или, иначе, непрерывный) спектр. Беспорядочная «смесь» колебаний с разнообразными длинами волн оказывается рассортированной. Впервые такой опыт с солнечным светом проделал Ньютон.

Газ, находящийся под высоким давлением, также дает непрерывный спектр, от которого резко отличается спектр светящегося газа и паров нормальной или пониженной плотности. Спектр светящегося газа состоит из отдельных линий излучения – некоторого числа узких ярких линий, разделенных темными промежутками. Число и положение линий излучения строго определенно и неизменно для каждого газа. Такой спектр носит название линейчатого.

В 1802 г. англичанин Волластон обнаружил на фоне непрерывного солнечного спектра семь узких темных линий. Эти линии привлекли внимание немецкого оптика, строителя телескопов Йозефа Фраунгофера.

Крупным недостатком линзовых телескопов-рефракторов долгое время оставалось окрашивание изображения, которое получалось из-за разложения света в спектр при прохождении через стеклянный объектив. Значительно ослабить этот недостаток можно, собирая объектив из двух или нескольких линз, сделанных из стекол с различными коэффициентами преломления.

С целью лучшего подбора оптических стекол для объективов Фраунгофер углубился в точные определения их коэффициентов преломления. Но ему постоянно мешала неопределенность, к какому именно виду света – красному, желтому или синему – отнести результат измерений.

Йозеф Фраунгофер, оптик и физик, прожил недолгую жизнь, но успел оставить яркий след в истории науки. Имея богатый практический опыт, он в тридцать лет становится совладельцем оптико-механической фирмы, которая снабжала совершеннейшими в то время астрономическими инструментами всех ведущих астрономов мира. Нам предстоит рассказать о Фридрихе Бесселе и В. Я. Струве: оба этих выдающихся астронома XIX века широко оснащали свои обсерватории астрономическими инструментами работы Фраунгофера.

Во время экспериментов в 1814 г. Фраунгофер вслед за Волластоном убедился, что солнечный спектр испещрен множеством темных линий, положение которых в спектре, так же как и линий излучения в линейчатом спектре, остается строго определенным и неизменным. Это открытие очень помогло Фраунгоферу, который стал свои измерения коэффициентов преломления всегда относить к каким-либо определенным темным линиям.

Значение темных линий в солнечном спектре, получивших название фраунгоферовых, было выяснено впоследствии совместными усилиями немецкого физика Кирхгофа и химика Бунзена. Раскладывая в спектр луч света, прошедший через холодный газ, они обнаружили на фоне непрерывного спектра темные линии поглощения точно в тех же местах, где находятся линии излучения, характерные для этого же газа в нагретом состоянии.

Сравнение участка спектра Солнца (вверху) с лабораторным спектром железа (внизу). В непрерывном спектре Солнца видны линии поглощения, многие из которых соответствуют линиям излучения в спектре железа

В результате открытия спектра поглощения существование фраунгоферовых линий в солнечном спектре сразу же получило исчерпывающее объяснение. Эти линии являются линиями поглощения паров различных химических элементов и соединений, расположенных между источником непрерывного спектра – яркой поверхностью Солнца – и спектральным прибором.

В дальнейшем выяснилась двойственная природа фраунгоферовых линий: часть из них обусловлена поглощением света молекулами азота, кислорода, воды и углекислого газа при прохождении через земную атмосферу, другая часть – поглощением света во внешней, очень разреженной газовой оболочке Солнца. Изучая именно эту, вторую часть спектральных линий поглощения в спектрах звезд, и удалось сделать первые шаги в изучении химической и физической природы далеких небесных тел.

Большие заслуги в развитии спектрального анализа применительно к астрофизическим задачам принадлежат выдающемуся русскому астроному А. А. Белопольскому.

Несмотря на кажущееся однообразие звездных спектров, они чрезвычайно различны в деталях. Было установлено, что это разнообразие происходит не столько от различий в химическом составе звезд, содержащих преимущественно водород и гелий, сколько от физических условий, в которых находится их излучающая поверхность, и в первую очередь от ее температуры.

По смещению линий к красному или фиолетовому концу спектра по эффекту Доплера – Физо стало возможным судить о скорости приближения или удаления излучающего тела по лучу зрения.

Как сказал поэт, «распялив луч в трехгранности стекла», наблюдатель звездного неба

… Сквозь трещины распластанного спектра

Туманностей исследовал состав,

Хвостов комет и бег миров в пространстве…

С помощью спектрального анализа оказалось возможным дать подробную классификацию всех наблюдаемых на небе звезд.

Джон Гершель (1792-1871), сын великого астронома Вильяма Гершеля и сам выдающийся астроном, похоронен в Вестминстерском аббатстве рядом с Исааком Ньютоном. Он был одним из пионеров внедрения фотографии в астрономические исследования, первым применил гипосульфит в качестве закрепителя и ввел термины негатив и позитив. Снимок Джона Гершеля в преклонном возрасте является одним из первых в мире художественных фотопортретов

Как это обычно бывает в науке, глубокая физическая связь между различными явлениями обнаруживается значительно позже, чем такая связь устанавливается из опыта в форме некоторых эмпирических закономерностей. Лучшим примером в этом отношении может служить периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева – классификация, которая послужила замечательной основой для дальнейшего развития представлений о внутреннем строении веществ. Периодический закон Менделеева позволил сделать далеко идущие выводы и предсказания, причем последующие разработки не отвергали, а только все более обогащали первоначальную систему.

Нечто аналогичное, хотя и в гораздо более скромных размерах, получилось и при классификации звездных спектров. Правильная классификация в конечном счете позволила расположить все звезды в единую непрерывную последовательность на диаграмме Герцшпрунга-Рессела и приблизиться к пониманию законов их развития. И совсем не случайно один астроном в шутку назвал спектры звезд их «отпечатками пальцев».

Наряду со спектральным анализом, важнейшим стимулом интенсивного развития астрофизики послужило изобретение фотографии. Так случилось, что первое в мире публичное сообщение о великом изобретении Луи Дагера на совместном заседании Академии наук и Академии изящных искусств 19 августа 1839 г. в Париже сделал именно астроном – непременный секретарь Академии наук и глава Парижской обсерватории Франсуа Араго. Астрономы вместе с Араго тотчас по достоинству оценили непреходящее значение фотографии для науки. Уже в 1840 г. были получены дагерротипы с изображениями Луны, а Джон Гершель применил дагерротипную пластинку для регистрации солнечного спектра с помощью призмы, изготовленной Фраунгофером. Фотокамера в совокупности с телескопом – эта новая разновидность телескопа получила наименование астрографа – стала незаменимым астрономическим прибором. Регистрация спектров Солнца и звезд начала выполняться только фотографически.

Благодаря бурному развитию физической теории строения атомного ядра и совершенствованию техники физического эксперимента астрофизика в XX в. оказалась самой быстро развивающейся областью астрономии и заняла в ней доминирующее место.

Что не под силу одному…

Ученые нуждаются в помощниках. Всегда нуждались в поддержке даже ученые-теоретики, и мы хорошо помним, какие важные услуги оказали и Копернику, и Ньютону их молодые коллеги – добровольные помощники Ретик и Галлей. Что же говорить тогда об экспериментаторах и особенно об астрономах-наблюдателях, которым приходится работать ночью с громоздкими инструментами. Наладка этих инструментов, тщательный уход и постоянное поддерживание их в рабочем состоянии – одно это уже составляет задачу трудоемкую, требующую многих специальных знаний.

А необходимость выполнять во время наблюдений сразу несколько операций? А бесконечные вычисления, которые приходится выполнять и до наблюдений, чтобы определить их программу, и после наблюдений, чтобы их обработать? А постройка новых инструментов?

Что не под силу одному, может сделать группа, содружество ученых, коллектив. Астрономы больше других ученых нуждаются в таких содружествах: ведь многие важные результаты достигаются в астрономии зачастую лишь в итоге наблюдений, продолжающихся непрерывно по единому плану долгие годы и даже десятки лет. Только планомерная подготовка учеников, кропотливое обучение их тонкому искусству астрономических наблюдений может обеспечить преемственность в выполнении крупных астрономических программ. А все это возможно только в условиях сложившихся, постоянно существующих научных центров. Такими «царствами астрономов» стали их обсерватории.

Широкий размах строительство обсерваторий приобретает в Европе во второй половине XVII в. С одной стороны, необходимость уточнения всех астрономических таблиц из новых наблюдений настоятельно диктуемся потребностями практики: они остаются незаменимым средством определения местоположения в открытом море. С точки зрения любого адмиралтейства астрономические наблюдения являются делом государственной важности.

С другой стороны, уровень технического оснащения астрономов невиданно возрос. С помощью телескопа и хронометра астрономы теперь действительно могут обеспечить практические потребности государства. Однако астрономические инструменты становятся дорогостоящими, постройка и содержание их требуют специальных механиков, и все это больше не по карману простым любителям. Астрономия приобретает облик государственной науки, субсидируемой казной.

В 1667 г. один из влиятельнейших деятелей Франции, генеральный контролер финансов Жан Кольбер убеждает короля Людовика XIV купить подходящий участок земли и начать постройку Парижской обсерватории, которая после завершения строительства становится резиденцией тогда же официально учрежденной Парижской Академии наук.

В 1675 г. аналогичное решение принимает английский король Карл II Веселый. Здание обсерватории возводится в восточном предместье Лондона, на холме в Гринвиче – в одной из летних резиденций короля. Инициатором постройки обсерватории и ее первым директором был Джон Флемстид.

Королевский указ предписывал Флемстиду «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». Флемстид первым получает пышный титул королевского астронома.

На английской почтовой марке 1975 г., выпущенной по случаю трехсотлетия со дня основания Гринвичской обсерватории, над крышей восьмиугольной башни ее старинного здания изображен большой красный шар. Этот сигнальный шар поднимался на шпиле башни в 12 ч 58 мин, и ровно в 1 ч 00 мин пополудни падал вниз. Время падения в 13 ч 00 мин было выбрано потому, что ровно в полдень астрономы и моряки могли быть заняты астрономическими наблюдениями. По моменту падения сигнального шара моряки проходивших по Темзе судов и жители Лондона начали сверять свои часы по Гринвичу. Шар появился на башне в Гринвиче в 1833 г. Это было первое в мире общедоступное приспособление для точной проверки часов. Традиция с падением шара соблюдается и поныне.

Несмотря на свои пышные титулы, астрономы как в Великобритании, так и в других странах, как правило, вели очень скромный образ жизни. Когда Гринвичскую обсерваторию в XVIII в. посетила английская королева Анна, она была совершенно поражена ничтожностью жалованья, выплачиваемого королевскому астроному. Она поспешила заявить главе обсерватории Джеймсу Брадлею, что прикажет позаботиться о повышении его жалованья. Однако испуганный Брадлей просил ее не делать такого опрометчивого шага: «Когда это место станет приносить доход, – убеждал он королеву, – вряд ли на него станут назначать астрономов».

Вид Гринвичской обсерватории в годы ее основания

После революционного переворота, совершенного в науке под влиянием идей Коперника бунтарями Бруно, Кеплером, Галилеем и завершенного Ньютоном, течение астрономической мысли вновь приобретает более ровный характер. Сенсационные открытия становятся редкими, да их уже от астрономов никто особенно и не ждет. Астрономы занимаются лреимущественно длительными систематическими наблюдениями, борьбой за каждую мелочь, которая может привести хотя бы к крошечному повышению точности результатов. Эта работа на первый взгляд может показаться скучной и неинтересной, но бесспорным остается тот факт, что именно она привела к победному шествию астрономии в последующие столетия.

В связи с составлением первой географической карты Белого моря в 1692 г. холмогорский архиепископ Афанасий, один из видных деятелей эпохи Петра I (до принятия церковного сана он был известен как Алексей Артемьевич Любимов) распорядился выделить для систематических наблюдений звездного неба специальное помещение. Так за 19 лет до рождения М. В. Ломоносова в Холмогорах возникла первая на Руси астрономическая обсерватория. Большой вклад в развитие астрономии в России внес сподвижник Петра I Яков Вилимович Брюс. В 1702 г. для нужд учрежденной Петром школы математических и навигацких «хитростно искусств учения» он оборудовал обсерваторию в Москве на Сухаревой башне. В 1715 г. Навигацкая школа преобразуется в Морскую академию и перево дится в Петербург, где Брюс через год вновь организует астрономическую обсерваторию.

Знаки зодиака из древнерусского «Изборника Святослава» (1073 г.). Нетрудно рассмотреть подписи к рисункам: козьльрогъ, рыба., девица, ракъ

В 1726 г., уже после смерти Петра I, в Петербурге открывается астрономическая обсерватория Петербургской Академии наук, для которой на большом трехэтажном здании Академии на Васильевском острове, где находилась и Кунсткамера, была возведена специальная трехъярусная башня.

Ушедший в отставку Брюс, целиком посвятивший свой досуг астрономическим исследованиям, построил еще одну обсерваторию – под Москвой.

В 1753 г. была основана астрономическая обсерватория в столице Литвы городе Вильнюсе, который в то время назывался Вильно. Возглавляли Виленскую обсерваторию известные астрономы Мартин Почобут и Ян Снядецкий.

На рубеже XVIII и XIX вв. астрономические обсерватории возникают в большинстве значительных европейских городов и открываются практически при всех университетах. Одна из таких университетских обсерваторий начала действовать в 1813 г. в Кенигсберге под руководством Фридриха Вильгельма Бесселя, которому предстояло войти в число ведущих астрономов XIX столетия.

Фундамент астрономии

Бессель родился в 1784 г. в семье советника юстиции из неприметного немецкого городка Миндена. Материальные трудности родителей заставили Фридриха в 15 лет пойти учеником в богатую бременскую торговую контору. Просиживая за конторским столом, подросток мечтал через 7 лет обучения стать служащим конторы, ее разъездным торговым агентом, сопровождающим товары в далекие заморские страны. Мысли о заморских плаваниях заставили его заняться заблаговременной подготовкой: он самостоятельно постигает историю, теорию и практику торговли, иностранные языки. Основательный во всех своих начинаниях, Фридрих Бессель берется и за навигацию. Разумеется, в XIX в. морская навигация была неотделима от астрономии.

Так, начав с сугубо земных устремлений, Бессель увлекается научными изысканиями. Серьезным стимулом к этому послужило его знакомство с бременским врачом Ольберсом – известным астрономом, который с первых же шагов оценил дарование Бесселя и направил его юношеские усилия по верному руслу. Имя молодого конторщика регулярно появляется в серьезных научных изданиях. Через 7 лет обучения торговому делу Фридрих Бессель пренебрегает карьерой преуспевающего коммерсанта, высоким жалованием и безоблачным будущим. По собственному выражению, он предпочитает «бедность, но звезды» и занимает скромное место ассистента астронома в городке Лилиентале.

В 25 лет пожитки Бесселя остаются скудными, зато его научный багаж настолько весом, что вскоре он получает предложение возглавить университетскую обсерваторию в прусском городе Кенигсберге. В ней он работает до конца своих дней (1846 г.).

Точнейшее определение положения на небе значительного числа звезд – вот проблема XIX в., решение которой должно было составить надежный фундамент будущего прогресса астрономии. По отношению к звездам можно с той же высокой точностью прослеживать пути Солнца, Луны, планет, астероидов, комет. Данные о точных положениях множества звезд сулят богатые возможности для их статистического анализа. И нменно Бесселю предстояло провести коренное обновление всей наблюдательной позиционной астрономии.

Каждый измерительный астрономический инструмент, любил повторять Бессель, рождается дважды. Первый раз его создает руками мастер из металла и стекла. Этот инструмент, конечно же, не может быть математически идеален. Но его второе рождение во власти астронома-наблюдателя. Астроном в силах изучить отличия реального инструмента от его математического прообраза, т. е. изучить систематические ошибки, присущие данному инструменту. Астроном в состоянии выполнять измерения в таком порядке, чтобы либо полностью исключить инструментальные ошибки, либо компенсировать их влияние, вводя в результаты необходимые поправки. Теория инструментальных ошибок Бесселя резко повысила точность измерений, и именно такой подход к астрономическим наблюдениям применяется до наших дней.

Будучи превосходным математиком, Бессель создал полную теорию редукций позиционных измерений. Ведь непосредственные результаты астрономических измерений искажаются влиянием многих факторов: рефракции, аберрации, прецессии, нутации и так далее. Чтобы сравнивать между собой измерения, выполненные в разных местах и в разное время, их следует предварительно привести в некоторую общую систему. Каждый астроном решал эту задачу не только по-своему, но еще и недостаточно полно. Бессель же сумел решить ее настолько математически всеобъемлюще, что основа бесселевой системы редукций не претерпела изменений до настоящего времени.

1793 год. Монтировка зеркального телескопа И. Шретера в его обсерватории в Лилиентале близ Бремена, где начинал свой научный путь Ф. Бессель

Бессель взял на себя чудовищный труд по обработке наблюдений Джеймса Брадлея.

Директор Гринвичской обсерватории Дж. Брадлей с лучшими инструментами своей эпохи выполнил 62 тысячи измерений, обработав из них лишь ничтожную толику. Наблюдения Брадлея были опубликованы, однако оставались по существу тоннами «руды», из которой предстояло извлечь крупицы золота. Двенадцатилетние наблюдения Брадлея потребовали 8 лет напряженных вычислений. Пользуясь составленными им таблицами, Бессель ввел необходимые редукции и обработал все наблюдения Брадлея. В итоге он опубликовал точнейший каталог положений 3222 звезд.

К трудам Бесселя восходит острая современная проблема создания фундаментального звездного каталога – такого каталога положений звезд, который на больших интервалах времени не «размывался» бы из-за влияния разного рода систематических ошибок и столетиями сохранял бы свои высокие достоинства.

Бесель стал родоначальником «астрономии невидимого». Он обнаружил, что собственные движения звезд Сириуса и Проциона среди других звезд чуть-чуть отклоняются от прямых линий (вспомните иллюстрацию с волнистым путем по небу «летящей звезды» Барнарда на с. 83). Бессель первым среди астрономов высказал смелое суждение, что обнаруженные им неправильности объясняются невидимыми компонентами – «спутниками» звезд. И это предположение в дальнейшем полностью подтвердилось.

Параллактические смещения звезд измерялись несколько раз и до Бесселя, однако в силу методических слабостей этих работ их нельзя было признать достаточно надежными. Споры продолжались. Именно Бесселю принадлежит измерение параллакса звезды 61 Лебедя, которое впервые было признано совершенно надежным астрономами всего мира.

Бессель работал в Кенигсберге, который в течение десятилетий становился цитаделью прусской военщины, вынашивавшей захватнические замыслы господства над миром. Прусские милитаристы были в числе агрессивных сил Германии, развязавших в Европе две мировых войны. Восточная Пруссия со столицей в Кенигсберге была плацдармом для нападения фашистской Германии на своих восточных соседей. Не удивительно, что после разгрома фашизма во второй мировой войне международное сообщество народов решило покончить с таким положением. По решению Потсдамской конференции 1945 г. город Кенигсберг и прилегающий к нему район были переданы Советскому Союзу – таков один из итогов минувшей войны.

В результате двух: массированных бомбежек английской авиацией в 1944 г. и последующего штурма Кенигсберга советскими войсками город был практически полностью разрушен. В пламени развязанной гитлеровцами войны погибла обсерватория Бесселя, его астрономические инструменты, библиотека.

Самоотверженным трудом советских людей на месте бывшей столицы Восточной Пруссии восстал из пепла советский город Калининград, в котором уважают и чтут память выдающихся сыновей германского народа. В числе первых среди славных жителей этого города вам назовут имена мыслителя Иммануила Канта и астронома Фридриха Бесселя.

Почетный иностранный член Петербургской академии наук, Фридрих Вильгельм Бессель оказал влияние на развитие астрономии в России. Тесные научные узы связывали его с В. Я. Струве.

На Пулковском холме

Создателем крупнейшей в России обсерватории – Пулковской – был выдающийся астроном XIX в. Василий Яковлевич Струве.

Струве получил образование в Дерпте – так назывался раньше эстонский город Тарту. В 18 лет окончив университет, он готовился стать филологом. Но профессора, обратившие внимание на любовь молодого Струве к точным наукам, посоветовали ему заняться математикой или астрономией. Струве остановился на астрономии.

Уже через четыре года он занимает пост наблюдателя Дерптской обсерватории. Струве проявляет себя как искуснейший мастер особо точных измерений. Ему удается решать проблемы, десятилетиями не дающиеся в руки никому из астрономов.

В. Я. Струве одновременно с Фридрихом Бесселем измеряет расстояние до звезды. Он выбирает самую яркую звезду северного неба – Вегу из созвездия Лиры. Расстояние до нее оказывается чудовищно большим: 250 000 000 000 000 — 250 триллионов километров!

В 1839 г. сбывается заветная мечта ученого. Полный состав Академии наук, дипломатический корпус и многочисленные гости собираются на торжественное открытие новой обсерватории. Разместилась она вблизи тогдашней столицы Петербурга, в 18 км к югу от Зимнего дворца, на одном из Пулковских холмов.

Архитектурный облик обсерватории разработал известный русский зодчий А. П. Брюллов, брат знаменитого живописца К. П. Брюллова. Работами по возведению обсерватории руководил адмирал А. С. Грейг, выдающийся кораблестроитель и ветеран русского флота.

В. Я. Струве – один из крупнейших астрономов XIX в. первый директор Пулковской обсерватории. Благодаря его деятельности Пулковская обсерватория при своем основании сразу же приобрела значение ведущего астрономического центра мира

Адмирал А. С. Грейг был сыном адмирала С. К. Грейга, шотландца по происхождению, перешедшего на службу в русский флот при Екатерине II и стяжавшего себе воинскую славу в Чесменском сражении. А. С. Грейг от отца унаследовал пытливость ума и любовь к наукам. Прекрасно сознавая пользу астрономии для совершенствования искусства навигации, он в бытность главным командиром Черноморского флота и портов добился от правительства разрешения на постройку в городе Николаеве специальной астрономической обсерватории для Черноморского флота, которая вступила в строй в 1827 г. «…Имея сам высокие сведения не только по астрономии, но и по всем математическим и физическим наукам, – пишет об адмирале директор обсерватории в Николаеве, – приложил все старания, чтобы соорудить здание, в полной мере соответствующее нынешнему состоянию науки, несмотря на ограниченность средств, ему предоставленных. Можно смело сказать, что без неусыпных трудов и особенного усердия адмирала Грейга Николаевская обсерватория не существовала бы или по крайней мере не имела бы достаточных средств, чтобы споспешествовать к развитию астрономии». Накопленный опыт А. С. Грейг использовал при строительстве главной обсерватории России.

Так, при участии многих видных деятелей того времени, по плану и под руководством Струве была построена обсерватория, превосходившая все обсерватории мира. В. Я. Струве был утвержден ее первым директором.

Руководители Пулковской обсерватории неустанно следили за высоким качеством выполнявшихся наблюдений, заботились о приобретении новейших инструментов. В 1885 г. в обсерватории был установлен крупнейший в мире из построенных к тому времени телескоп-рефрактор с объективом поперечником 76 см. Результаты работ сотрудников Пулковской обсерватории широко использовались учеными всех континентов, и недаром американские астрономы Бенджамин Гулд и Саймон Ньюком от лица признательных современников нарекают в этот период Пулково «астрономической столицей мира».

С Пулковской обсерваторией был тесно связан Александр Блок и многие другие представители передовой русской мысли. Среди астрономов обсерватории работало немало революционно настроенных людей, которые боролись за светлое будущее народа. Некоторые из них жертвовали за это жизнью. В 1908 г., в разгар реакции, провокатор выдал охранному отделению членов летучего боевого отряда северной области, готовивших покушение на великого князя. Следствию не удалось установить их личности, военно-полевой суд приговорил всех к повешению, и приговор тотчас был приведен в исполнение. Один из казненных имел визитную карточку на имя итальянского журналиста Марио Кальвино. После казни жандармы навели справки и выяснили, что настоящий Кальвино как ни в чем не бывало живет в Италии, а казненный ими – по их же собственным данным – уже якобы вешался по другому делу. Подробности события были известны писателю Леониду Андрееву и послужили сюжетом для его «Рассказа о семи повешенных», который и позволил уже в наше время вернуть из безвестности имена борцов с самодержавием. Мнимым Марио Кальвино был астроном из Пулково В. В. Лебединцев.

Пулковская обсерватория празднует 150-летие своего рождения. За эти годы работа ее прерывалась лишь во время Великой Отечественной войны. Немцы рвались к Ле