ЗВЕЗДНЫЕ МОМЕНТЫ В НАУКЕ

Два величайших звездных момента в науке – падение яблока на Ньютона и «Эврика!» Архимеда (на иллюстрации). Как писал Витрувий, римский архитектор I века до н.э., сиракузский тиран Гиерон II приказал изготовить новую золотую корону в форме триумфального обруча из золотых ветвей, который водружали на голову в знак отличия военачальнику-победителю, входившему в Рим. Чтобы узнать, действительно ли корона сделана из чистого золота или недобросовестный ювелир добавил в нее серебра, но при этом не переплавлять и не портить вещь, Гиерон пригласил Архимеда. Ученый не знал, как выполнить пожелание правителя, особенно учитывая, что ему было запрещено расплавить украшение, чтобы вычислить его массу и объем (а значит, и плотность) и выяснить таким образом, совпадает ли она с плотностью золота. Однажды, принимая ванну, Архимед заметил, что уровень воды поднялся, когда он в нее вошел. Тогда ученый подумал, что с короной можно сделать то же самое: погруженная в воду, она вытеснит количество жидкости, равное своему объему. Разделив вес короны на объем вытесненной воды, можно узнать плотность короны. Поняв, насколько простым оказался ответ в поставленной задаче, Архимед выбежал, не одеваясь, на улицу и радостно закричал: «Эврика!» (на древнегреческом это означает «Нашел!»). Вероятно, это все же вымышленная история, потому что описанный метод измерения требовал бы высокой точности. Более того, упоминания о нем нет ни в одной из известных работ Архимеда. Но в своем трактате «О плавающих телах» изобретатель описывает принцип гидростатики, согласно которому на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная массе объема вытесненной жидкости. Как бы то ни было, этот принцип сегодня известен по имени гениального греческого ученого.

ПАДЕНИЕ ЯБЛОКА

Поразительная простота известной истории с яблоком помогла представить Ньютона гениальной личностью. Нечто похожее уже произошло раньше с Архимедом.

Возможно, Ньютон очень хорошо понял, что ореол гениальности, который с незапамятных времен окружает греческого ученого, связан не только с его потрясающими открытиями, но и с некоторыми легендами. Самая знаменитая из них – легенда об «Эврике», но кроме нее существуют и другие. Ньютон также смог найти не менее изящный сюжет – историю с яблоком. Мы говорим «смог найти», потому что именно сам Ньютон уже в возрасте 70 лет начал рассказывать этот анекдот всем окружающим. Сохранились четыре независимые версии легенды, и все они были рассказаны самим Ньютоном уже в старости. Одним из вариантов ученый поделился с Уильямом Стьюкли, своим соотечественником, который занимался составлением его биографии. Естественно, Стьюкли включил легенду в свою книгу «Жизнь Ньютона» (1752):

«Было жарко, и после обеда мы с сэром Исааком Ньютоном пошли в сад выпить чаю; под тенью яблонь мы остались вдвоем. Мы разговаривали, и он рассказал, что именно в таком месте ему пришла в голову идея притяжения. На эту мысль его навело упавшее яблоко. Почему яблоко всегда падает перпендикулярно земле, спросил себя Ньютон. Почему оно не падает в другом направлении или не летит вверх? Наверняка причина в том, что его притягивает Земля. Должна существовать сила тяготения материи, и сущность силы тяготения всей материи на Земле должна находиться в центре Земли, а не где-либо еще. Поэтому яблоко падает перпендикулярно, то есть к центру Земли. Если материя притягивает другую материю, это должно происходить пропорционально ее количеству. Таким образом, яблоко притягивает Землю, как Земля притягивает яблоко».

Из этого рассказа создается впечатление, что как только Ньютон увидел падающее яблоко, сразу же в его голове со всей ясностью предстала динамика планетарного движения. Это же стремление выдвинуть на первый план романтизированную сторону своего гения, а не предстать обычным неутомимым тружеником ученый демонстрирует и в других описаниях обстоятельств, которые сопровождали некоторые его открытия.

В главной работе Ньютона, «Математические начала натуральной философии», обнаруживается отличие между этими выдуманными гениальными озарениями и продолжительной работой, необходимой, чтобы сформировать зерно идеи, очистить ее, оставив лишь главное, избавиться от пустых предположений и ошибок, окружить ее другими мыслями, пока с помощью тяжелого труда и опираясь на имеющиеся научные достижения не придешь к настоящему открытию. Однако именно таков реальный образ Ньютона-ученого, и он противоречит романтическому образу гения, который сам Исаак Ньютон пытался нарисовать. Ведь ничто лучше подробностей проделанной работы не объяснит одно из самых великих научных открытий – закон всемирного тяготения. В редких случаях сам Ньютон все-таки отдавал себе должное: в письме, датированном 10 декабря 1692 года, он признается, что созданием своего фундаментального труда «Математические начала натуральной философии» он обязан лишь «трудоспособности и терпеливому размышлению».

Чтобы увидеть полную картину, оставим Ньютона проверять свои расчеты после встречи с Галлеем в августе 1684 года, а сами вернемся в год 1543-й, без сомнений, символичный в истории науки.

ДВА РАЗНЫХ ОБРАЗА ГЕНИЯ

«Архимед, развлекаемый сиреной, – писал Плутарх в своих „Сравнительных жизнеописаниях", – забывал о пище и не заботился о себе. Когда его силой заставляли умаслить свое тело и помыться, он был занят лишь своими геометрическими фигурами, рисуя их в воздухе, не помня себя, как будто музы овладели всем его существом, в высшем удовольствии, которое приносило это занятие». Этот рассказ, в котором Архимед предстает перед нами довольно легкомысленным и ребячливым, послужил основой для более пуританской версии Ньютона: «Не знаю, что может казаться людям,- сказал он однажды, – но я смотрю на себя как на ребенка, который, играя на морском берегу, нашел несколько камешков поглаже и раковин попестрее, чем удавалось другим, в то время как великий океан истины продолжает хранить от меня свои тайны».

КОПЕРНИК И КЕПЛЕР

В 1543 году в Нюрнберге была опубликована книга De revolutionibus orbium coelestium («О вращении небесных сфер»), название которой возвестило начало эпохи научных потрясений; не зря период с этого момента и до конца XVII века – времени публикации «Математических начал натуральной философии» Ньютона – назвали научной революцией. Эта революция затронула самые разные области знания и поставила под сомнение прежнюю суть науки, возведя в новую степень важность практического опыта и подчинив теоретические достижения экспериментальным данным. В конце этого процесса (и Ньютон наряду с Коперником, Кеплером, Галилеем и Декартом был одним из его великих мастеров) возникла новая наука в своей теперешней форме.

Автором упомянутой книги-прорыва был Николай Коперник (1473-1543). Легенда гласит, что первый напечатанный экземпляр De revolutionibus он держал в руках на своем смертном одре, готовясь покинуть этот мир 24 мая 1543 года.

До этого момента астрономия, унаследованная от Античности, утверждала, что Земля неподвижна и располагается в центре Вселенной. Вокруг нее обращаются семь планет: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн (по расстоянию до Земли, от меньшего к большему, хотя не было единого мнения по тому поводу, в каком порядке следовало расположить Меркурий, Венеру и Солнце), а также неподвижные звезды, расположенные на сферической поверхности, которая представлялась крайним пределом Вселенной.

Неподвижные звезды совершают ежедневный оборот вокруг Земли без видимых различий между одними сутками и другими, чего не происходит с промежуточными телами. Например, Солнце не проходит каждый день один и тот же путь, хотя кажется, что каждые 365 дней он повторяется. Если каждый день на закате Солнца мы отметим на фоне звездного неба точное место, где светило коснулось горизонта, мы увидим, что эта точка будет продвигаться примерно на один градус на восток, совершая полный цикл к концу года. Этот ежегодный путь Солнца, вокруг которого группируются зодиакальные созвездия, называется эклиптикой, и она была воображаемой базовой линией, которая использовалась в птолемеевской астрономии для объяснения движения Солнца, Луны и планет. Хотя движение последних не зависело друг от друга и сопровождалось сложными отклонениями, например ретроградацией.