С. Капица - Жизнь науки

• Название: Жизнь науки
• Автор: С. Капица
• Издательство: Наука
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1973

Собрание предисловий и введений к основополагающим трудам раскрывает путь развития науки от Коперника и Везалия до наших дней. Каждому из 95 вступлений предпослана краткая биография и портрет. Отобранные историей, больше чем волей составителя, вступления дают уникальную и вдохновляющую картину возникновения и развития научного метода, созданного его творцами. Предисловие обычно пишется после окончания работы, того труда, благодаря которому впоследствии имя автора приобрело бессмертие. Автор пишет для широкого круга читателей, будучи в то же время ограничен общими требованиями формы и объема. Это приводит к удивительной однородности всего материала как документов истории науки, раскрывающих мотивы и метод работы великих ученых. Многие из вступлений, ясно и кратко написанные, следует рассматривать как высшие образцы научной прозы, объединяющие области образно-художественного и точного мышления. Содержание сборника дает новый подход к сравнительному анализу истории знаний. Научный работник, студент, учитель найдут в этом сборнике интересный и поучительный материал, занимательный и в то же время доступный самому широкому кругу читателей.

---

Как должно быть известно читателю, существуют две школы астрономов. Одна из них возглавляется Птолемеем и называется старой школой; другая считается новой, хотя она весьма стара. Первая рассматривает каждую планету в отдельности, саму по себе, и для каждой дает причины движения по ее собственному пути. Вторая сравнивает планеты между собой и выводит то, что в их движениях оказывается общим, из одной и той же общей причины. Последняя школа не является единой. Так, Коперник и древний Аристарх, к которым присоединяюсь и я, полагают, что причиной кажущегося покоя и попятного движения планет является движение Земли - нашего местожительства, в то время как Тихо Браге ищет эту причину в Солнце, вблизи которого, согласно его предположению, эксцентрические круги всех пяти планет связаны как бы в узел (конечно, не материальный, но имеющий количественный смысл), и этот узел он, так сказать, заставляет вместе с Солнцем обращаться вокруг неподвижной Земли.

Эти три воззрения на мир имеют и другие особенности, также отличающие эти школы. Однако эти отдельные особые свойства легко так изменить и улучшить, что все три главных воззрения на астрономию, или небесные явления, станут практически равноценными и сведутся к одному и тому же.

Замысел моего труда заключается прежде всего в том, чтобы улучшить астрономические знания во всех трех формах, особенно в отношении движения Марса, в частности, достигнуть согласия значений, вычисленных из таблиц, с небесными явлениями, что до сих пор нельзя было сделать с достаточной точностью. Например, в августе 1608 года Марс отстоял от места, определяемого вычислением по Прусским таблицам небесных движений, почти на 4°. В августе и сентябре 1653 года эта ошибка, полностью устраненная в моих вычислениях, выросла почти до 5°.

Поставив себе такую цель и успешно достигнув ее, я перехожу к аристотелевой метафизике или, точнее, к небесной физике и исследую естественные причины движений. На основании этого рассмотрения с совершенной ясностью доказывается истинность коперниканского учения (с небольшими изменениями), ложность двух других и т.д.

Все части моего труда связаны, сплетены и смешаны друг с другом. Я пробовал много путей - как проложенных древними, так и теми, которые я исправил по их образцу,- чтобы достичь улучшения метода астрономических расчетов. Однако к цели привел только один путь, который направлен как раз к установленным мною физическим причинам.

Первый шаг к исследованию физических причин состоял в доказательстве того, что упомянутая выше общая точка эксцентров не является некоей точкой в окрестности Солнца, а центром самого Солнца, таким образом, это не та точка, которую предполагали Коперпик и Браге.

Если ввести это уточнение в птолемееву систему, то, согласно Птолемею, приходится в качестве предмета исследования взять не движение центра эпицикла, вокруг которого равномерно движется эпицикл, а движение другой точки, которая удалена от центра на такую же часть диаметра, на какую, согласно Птолемею, центр солнечной орбиты удален от Земли, и которая лежит на той же или на параллельной линии.

Приверженцы Браге могут меня упрекнуть в безрассудном новшестве; они же, оставаясь при всеми принятых воззрениях древних и взяв точку пересечения эксцентров не в Солнце, а вблизи него, на этой основе могли бы предложить способ вычисления, соответствующий небесному ходу. Птолемей мог бы мне сказать, что при учете численных, данных Тихо его гипотеза соответствует результатам наблюдений, если принимать во внимание только эксцентр, описываемый центром эпицикла, по которому происходит равномерное обращение. Поэтому в своих действиях я должен соблюдать осторожность, иначе я со своим новым способом вычисления не достигну того, что уже достигается старым способом.

Чтобы отвести это возражение, в первой части труда показано, что новый способ вычисления позволяет получить то же самое, что и старый.

Во второй части я приступаю к главному, а именно, я воспроизвожу по моему методу положение Марса при его противостоянии истинному Солнцу не хуже, а даже лучше, чем другие авторы по старому методу получают положения Марса, противостоящего среднему Солнцу.

В то же время я во всей второй части оставляю нерешенным (что касается геометрических доказательств на основе наблюдений) вопрос о том, кто более прав, они или я. Однако я частично доказал в первой части, особенно в гл. 6, что в случаях, когда мы одинаковым образом удовлетворим требованиям определенных наблюдений (которые для наших построений суть путеводные нити), мой метод соответствует физическим причинам, а их метод - нет.

И только в четвертой части, в гл. 52, я весьма обстоятельно доказал (с помощью наблюдений, столь же безошибочных, как и прежние, которым старый метод не удовлетворяет, а мой удовлетворяет наилучшим образом), что положение эксцентра Марса таково, что именно центр Солнца, а не какая-либо точка в его окрестности, лежит на линии апсид и что все эксцентры, следовательно, пересекаются в Солнце.

Чтобы установить это не только в отношении долготы, но также и в отношении широты, я провел в пятой части, в гл. 67, аналогичное доказательство, основываясь на широтных наблюдениях.

В моем труде этого нельзя было доказать ранее, поскольку в эти астрономические доказательства необходимо входит точное знание причин второго неравенства в движении планет. Для этого сначала в третьей части аналогичным образом надо было открыть нечто новое, неизвестное моим предшественникам, и т.д.

Именно в третьей части я доказал, что как в случае правильности так называемого старого метода, использующего среднее движение Солнца, так и в случае правильности моего нового метода, использующего истинное движение Солнца, ко второму неравенству, относящемуся ко всем планетам вообще, примешивается нечто от причин первого неравенства. Отсюда я показываю Птолемею, что его эпициклы в качестве центров имеют не те точки, вокруг которых их движение происходит равномерно. Также я показываю Копернику, что круг, по которому движется Земля вокруг Солнца, имеет в качестве центра не ту точку, вокруг которой ее движение регулярно и равномерно. И таким же образом я показываю Тихо Браге, что круг, по которому вышеупомянутая точка пересечения (или узел) обегает эксцентр, имеет в качестве центра не ту точку, вокруг которой это движение происходит регулярно и равномерно. Действительно, если я уступлю Браге в том, что точка пересечения эксцентров не совпадает с центром Солнца, то он непременно должен будет сказать, что обращение этой точки пересечения, по величине и времени совпадающей сСолнцем, эксцентрично и смещено к Козерогу, в то время как эксцентрическое обращение Солнца смещено к Раку. То же было бы с эпициклами Птолемея.

Далее я показываю, что если поместить точку пересечения или узел эксцентров в самом центре Солнца, то общая орбита названного узла и Солнца эксцентрична относительно Земли и смещена к Раку; но этот эксцентриситет составляет только половину эксцентриситета точки, вокруг которой Солнце движется регулярно и равномерно.

Хотя, согласно Копернику, эксцентр Земли также смещен к Козерогу, но только на половину эксцентриситета, который определяет смещение (также к Козерогу) той точки, вокруг которой Земля движется равномерно.

Точно так же, как я доказал, на эпициклических диаметрах, простирающихся от Козерога к Раку, лежат, согласно Птолемею, три точки, из которых обе крайние одинаково удалены от средней, а расстояние между ними относится к диаметру эпицикла, как полный эксцентриситет Солнца относится к диаметру его орбиты. Из этих трех точек средняя всегда есть центр эпицикла, смещенная к Раку - точка, вокруг которой эпицикл движется равномерно, и, наконец, смещенная к Козерогу - точка, описывающая эксцентр, который мы ищем, когда следим за истинным движением Солнца вместо среднего, так что в этой точке эпицикл как бы прикреплен к эксцентру. Так, в эпицикле каждой планеты содержится вся теория Солнца, со всеми особенностями его орбиты и движения.

После того, как все это доказано безошибочным методом, тем самым обеспечена первая ступень физического обоснования и в то же время совершенно ясно возведена новая ступень в обосновании воззрений Коперника и Браге, но не птолемеевых, которые, напротив, стали более неясными и лишь вероятными.

Что бы ни двигалось, Земля или Солнце, в любом случае твердо доказано, что движущееся тело движется неравномерным образом, а именно медленно, когда оно далеко от покоящегося тела, и быстро, когда оно близко к покоящемуся телу.

Здесь обнаруживается сразу различие трех учений в физическом отношении, правда, путем предположений, но таких, надежность которых ничем не уступает предположениям врачей о функциях частей тела и другим физическим предположениям.