Рис. 72. Доказательство шарообразности Земли. (Из руководства по устройству солнечных часов 1531 г.). Надпись вверху: «Эта схема показывает, что Земля шарообразна». Написи под рисунками: «Если бы Земля была квадратной, треугольной или шестиугольной, мы увидели бы при лунном затмении тень соответствующей формы)
Таким образом, Колумб взял на вооружение труды Птолемея и изложенные в них аргументы в пользу шарообразности Земли, отказавшись от «более современных» (VI в. н. э.) данных византийского путешественника Козьмы Индикоплова, поместившего плоскую Землю в своего рода ящик с сплошными стенками (рис. 74)… Действительно, нет ничего практичнее хорошей теории!
Экономический же эффект открытия Нового Света оценить довольно трудно, но, по-видимому, лишь одна интродукция в Европу томатов, картофеля и садовой земляники с избытком скомпенсировала все затраты человечества на астрономию, начиная с квадрантов придворных обсерваторий средневекового Ближнего Востока и кончая орбитальными телескопами, радиоинтерферометрами со сверх-длинной базой и наземными рефлекторами IV поколения.
Рис. 73. Астроном и Теолог (из книги Пьера Д'айи, епископа Камбре, Аугсбург, 1490)
Тихо Браге повысил точность определения небесных координат светил примерно на порядок по сравнению со своими предшественниками. Его небольшие металлические приборы работали гораздо лучше, чем огромные каменные секстанты и квадранты астрономов предыдущих столетий. Создание этих инструментов стало возможным благодаря развитию техники обработки металлов. Систему Коперника Тихо отрицал и имел к тому все основания: его великолепные инструменты не могли измерить годичного параллакса звезд.[59] К 1620 г. Кеплер сформулировал из анализа этих наблюдений свои три закона планетных движений, убедительно доказавшие правоту великого поляка.
Ньютон изучал труды Кеплера и уже в 70-х годах XVII в. сформулировал вытекающий из законов планетных движений закон всемирного тяготения. Анализируя движение Луны, Ньютон показал универсальность открытого им закона. Кстати, в его «Principia» («Началах») высказана идея запуска вокруг Земли искусственного спутника. Как мы знаем, экономический эффект запуска спутников очень велик…
XVIII и XIX вв. были периодом торжества механики Ньютона. Уран был открыт Вильямом Гершелем случайно, с помощью изготовленного им рефлектора неплохих оптических качеств. Существование же Нептуна было доказано, и его положение на небесной сфере определено с помощью расчета. Могло создастся впечатление, что астрономия — наука математическая…
Но, дав физике наблюдения, из которых был получен закон всемирного тяготения, астрономы взяли у нее оптику и спектроскопию. Великолепные объективы телескопов Фраунгофера позволили Струве и Бесселю наконец-то измерить расстояния до ближайших звезд, оказавшиеся невероятно громадными. Открытия физиков XIX в. Бунзена, Кирхгофа и Фраунгофера, продолжившие пионерские наблюдения Ньютона и его современника Волластона, создали основы астроспектроскопии, которая вместе с астрофотометрией положила начало астрофизике. Однако на этом взаимодействие астрономии и физики не прекратилось.
Измерение идущего от Солнца потока энергии (а для этого нужно знать, в частности, расстояние от Земли до Солнца) показало, что известные науке XIX в. химические реакции могут обеспечить его свечение на протяжении лишь нескольких тысяч лет. С другой стороны, сформировавшаяся к концу прошлого века историческая геология утверждала, что несколько сот миллионов лет тому назад условия на Земле были примерно такими же, как сейчас. Поиски требуемого источника энергии увенчались успехом лишь в 20-х годах нашего века: было показано, что в недрах Солнца идут ядерные реакции. И когда пришлось осуществлять эти реакции на Земле, ответ был готов: «в Солнце они идут, и в них участвуют значительные количества вещества». Не вызывает сомнения, что в термоядерных реакторах, которые должны будут в ближайшем будущем удовлетворить потребности человечества в энергии, окажутся осуществленными плотность плазмы и температура, близкие к тем, которые по расчетам астрономов господствуют в центре Солнца. Затем, разумеется, энергоснабжение перейдет к энергетически чистым солнечным наземным электростанциям, не нарушающим теплового баланса нашей планеты. Так астрономия в какой-то степени возместила физике ее щедрый дар — оптические методы исследования небесных тел.
Рис. 74. Система мира по Козьме Индикоплову. Колумб не использовал её при подготовке своего плавания
Послевоенная наука подарила астрономам электронные приемники излучения, ракеты и радиотелескопы; взамен она получила астрофизику высоких энергий. Оказалось, что в некоторых хорошо известных астрономам оптических объектах присутствуют сверхплотное вещество, очень сильные магнитные поля и частицы космического излучения. Анализ наблюдаемых фактов способствовал развитию некоторых разделов теоретической физики. Взаимодействие оптической астрономии со смежными разделами можно изобразить так, как показано на схеме на следующей странице.
В астрономии роль теоретических предсказаний была важной (Леверье, Эйнштейн), но не доминирующей. Так, без предсказаний были открыты квазары, пульсары, реликтовый фон, космические лазеры и аномалии изотопного состава.
Спутниковая астрономия в содружестве с наземной обнаружила рентгеновские галактики, переменные рентгеновские источники, высокотемпературную плазму и двойные системы с нейтронными звездами. Эти неожиданные открытия стимулировали теоретические работы в области гравитационного коллапса, черных дыр, нейтронных звезд, ускорения частиц, теории ядерного вещества, химии низких температур и сверхтекучести.
Рис. 75. Урания - муза небес (из ежегодника на 1499-1531 гг. Ульм, 1499; шарообразность Земли не вызывает у составителя книги сомнений)
Разобщенность наблюдателей и теоретиков поистине поразительна. Реликтовое излучение пришлось открывать по крайней мере три раза: в 1941 г. по молекулярным спектрам (А. Маккеллар), в 1957 г. по 3-сантиметровому радиоизлучению (Т. А. Шмаонов) и, наконец, в работе Пензиаса и Вильсона в 1965 г. также по радиоизлучению (Нобелевская премия 1980 г.). Теория эффекта была разработана и опубликована в 1946 и 1948 гг. Г. А. Гамовым. Заметим, что и в первых двух случаях теоретические (к сожалению, неправильные) объяснения наблюдаемых явлений были даны… Существование нейтронных звезд было предсказано В. Бааде и Ф. Цвикки в 1934 г., но обнаружены они были только в 1967 г. студенткой-дипломницей Кембриджского университета Джоселин Белл. Без труда представляю себе эксперимент, который можно было бы поставить осенью 1935 г. на 100-дюймовом (2,5-метровом) рефлекторе Маунт Вилсон по визуальному исследованию оптического пульсара, находящегося в центре Крабовидной туманности в созвездии Тельца, — для этого потребовался бы лишь стробоскопический диск в фокусе телескопа, вращаемый от мотора, скорость которого экспериментатор мог бы менять реостатом… Разумеется, нужно было еще предсказание теории, что нейтронная звезда должна вращаться и мигать в оптическом диапазоне с частотой в несколько десятков герц…
Поэтому представляется маловероятным, что красное смещение искали по непосредственной подсказке теории. Скорее всего цель работы Хаббла была гораздо скромнее — попытаться найти в туманности Андромеды переменные звезды и оценить расстояние до нее, используя только что сформулированное для цефеид соотношение «период — светимость», и попытаться применить этот метод для других галактик. Только что вошедший в строй 2,5-метровый телескоп обсерватории Маунт Вилсон заметно превосходил по эффективности своего 1,5- метрового предшественника; он и был использован для решения этой задачи.
Поразительно, насколько астрономия проникнута материализмом. Хотя многие заметки на астрономические темы (правда, обычно написанные не астрономами) начинаются со слов «тайна» или «загадка». Не было еще случая, чтобы наблюдаемое на небе явление не смогло быть объяснено с помощью достижений земных наук. Таинственные отклонения в движении Урана оказались вызванными притяжением неизвестной большой планеты, которая по этим отклонениям и была «вычислена» французским астрономом У. Леверье. Новая планета получила название Нептун. Около тридцати лет пришлось ждать, пока обнаруженный на Солнце с помощью спектроскопа новый химический элемент гелий не был найден на Земле. Гипотетические элементы небулий и короний не нашли себе места в таблице Менделеева, но оказалось, что приписываемые им спектральные линии испускают кислород и железо в специфических условиях межзвездной среды и солнечной короны.
