Роза Мария Рос - Мир математики. т.30. Музыка сфер. Астрономия и математика

• Название: Мир математики. т.30. Музыка сфер. Астрономия и математика
• Автор: Роза Мария Рос
• Издательство: «Де Агостини»
• Жанр: Математика
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-9774-0682-6; 978-5-9774-0725-0 (т.30)

Астрономия — это целый мир, полный прекрасных образов. Эта удивительная наука помогает найти ответы на важнейшие вопросы нашего бытия: узнать об устройстве Вселенной и ее прошлом, о Солнечной системе, о том, каким образом вращается Земля, и о многом другом. Между астрономией и математикой существует особая связь, ведь астрономические прогнозы являются результатом строгих расчетов. По сути, многие задачи астрономии стало возможным решить благодаря развитию новых разделов математики.

Из этой книги читатель узнает о том, каким образом измеряется положение небесных тел и расстояние между ними, а также об астрономических явлениях, во время которых космические объекты занимают особое положение в пространстве.

---

В своем монументальном трактате «Звездный вестник», который увидел свет в 1609 году, Галилей опроверг представления о совершенстве и неподвижности небосвода, на чем настаивали Аристотель и Птолемей. Результаты наблюдений четко показывали: на Луне существуют горы (Галилей даже привел оценку их высоты), следовательно, ее поверхность не является гладкой. Он также утверждал, что число звезд, видимых в телескоп, было в два раза больше, при этом их размер не менялся, как происходило при наблюдении Луны и планет. Это доказывало тезис Коперника о том, что неподвижные звезды находятся на громадном расстоянии, и объясняло отсутствие параллакса, который, как утверждали сторонники геоцентрической модели, должен был наблюдаться при изменении положения Земли на орбите. Было очевидно, что параллакс звезд наблюдался не из-за неподвижности Земли, а потому, что звезды находились очень далеко от нее.

Еще одно доказательство несовершенства небесных тел и их изменчивости Галилей привел, опубликовав в 1612 году результаты наблюдений пятен на Солнце. Изучив эти пятна, он показал, что Солнце вращается вокруг своей оси. Это значит, что Земля тоже может вращаться вокруг своей оси.

Галилей, отстаивая истинность системы Коперника, неизменно приводил в доказательство результаты своих наблюдений и, таким образом, впервые в истории применил научный метод. Тем не менее его результаты противоречили здравому смыслу (мы ведь видим, что движется Солнце, а не Земля!), поэтому Галилею пришлось столкнуться с противодействием интеллектуалов и богословов.

«Роман» Галилея и церкви

По всей видимости, доказательства, предложенные ученым, были неопровержимы, однако сторонники геоцентрической теории не собирались сдаваться так просто и прибегали к более чем странным аргументам. К примеру, Мартин Хорки в 1610 году опубликовал памфлет, в котором уничижительно отзывался о самом Галилее, а также отрицал существование открытых им спутников: «Астрологи в своих

гороскопах учитывают все, что движется по небу. Следовательно, «звезды Медичи» (так Галилей назвал открытые им спутники Сатурна) бесполезны, а так как Господь не сотворил ничего бесполезного, то эти звезды не могут существовать».

Ситуация обострилась, когда в 1615 году Галилей написал герцогине Кристине Лотарингской письмо, в котором указал, что его открытия, возможно, противоречат Священному Писанию. Он так писал о Библии: «Намерением Святого Духа было показать нам, что он вознесся на небо, а не обучить нас тому, как движется небо».

Это письмо стало основной уликой на судебном процессе против Галилея. Ученый отправился в Рим, чтобы защитить себя перед лицом инквизиции, однако не смог привести неопровержимых доказательств вращения Земли. Сколько бы отдал Галилей за маятник Фуко! Ученый пытался доказать, что Земля вращается, с помощью своей теории приливов и отливов — единственной, которая не могла устоять перед встречными доводами иезуитов, справедливо полагавших, что приливы и отливы вызваны притяжением Луны.

Наконец, в 1616 году работу Коперника сочли «бессмыслицей, философским абсурдом и формальной ересью». Галилею разрешили излагать свои теории лишь в виде гипотез, не приводя никаких доказательств. Приговор инквизиции и болезни подкосили Галилея, и он стал заниматься наукой намного меньше. Однако через несколько лет ученый снова вернулся к активной работе — он принялся за изучение спутников Юпитера, чтобы вычислить их эфемериды. В 1632 году был опубликован труд Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира», в котором он описал системы Аристотеля и Коперника, последовав оригинальной идее папы римского Урбана VIII при покровительстве великого герцога Тосканского Фердинанда II Медичи. Хотя идея Урбана VIII заключалась в частичном представлении обеих систем, Галилей явно отдал предпочтение системе Коперника. Книга вызвала настоящий скандал и произвела революцию в научных кругах, однако отношение папы к ученому серьезно ухудшилось. Злые языки утверждали, что прототипом одного из трех персонажей диалога, Симплицио («простак»), был сам Урбан VIII.

Следует признать, что в своем «Диалоге» Галилей представил два не вполне окончательных экспериментальных доказательства, опровергавших систему Тихо Браге, к которой склонялись иезуиты. Его доказательства основывались на теории приливов и отливов, которая была ошибочной, а также на вращении пятен на Солнце, что также можно было с успехом объяснить в системе Тихо Браге. Однако этой публикации было достаточно для начала нового расследования инквизиции. Отягощающим обстоятельством стало и то, что «Диалог» был написан не на латыни, что облегчило распространение книги.

«Галилео Галилей перед судом инквизиции в 1632 году». Картина французского художника Жозефа Николя Робера-Флёри, 1847 год.

Согласно официальному обвинению, Галилей нарушил запрет 1616 года. В конце 1632 года он должен был предстать перед судом в Риме «по доброй воле или по принуждению». С ученым обращались корректно, однако под угрозой пыток он признал свою вину и справедливость обвинений, был приговорен к пожизненному заключению и вынужден был отречься от своих идей. После этого тюремное заключение было заменено пожизненным домашним арестом.

В 1638 году после наблюдений солнечных пятен Галилей ослеп, однако продолжал работу с помощью учеников. Благодаря усилиям товарищей его труды удалось переправить через границу и опубликовать в Лейдене и Париже. Галилей умер в 1642 году и был похоронен во Флоренции. Его труды, в особенности «Диалоги», стали основой научного метода и рационалистической мысли, сыграв важнейшую роль в разделении науки и богословия.

В 1963 году Второй Ватиканский собор признал некорректность и необоснованность вмешательства церкви в науку и в одном из итоговых документов сослался на историю с Галилеем: «Да будет позволено выразить сожаление по поводу известных умонастроений, встречавшихся некогда в среде самих христиан из-за того, что автономия науки осознавалась недостаточно ясно, вследствие чего возникали споры и разногласия, и многие люди приходили к мысли о том, что вера и наука противоречат друг другу». В 1992 году папа Иоанн Павел II отдал дань уважения Галилею в своей речи к Папской академии наук, признав ошибки богословов XVII столетия: «Величие Галилея общеизвестно, ему пришлось много страдать — не будем скрывать этого — от священнослужителей и церкви». Папа попросил прощения и предложил созвать комиссию для полной реабилитации Галилея.

В 2009 году, который по инициативе Международного астрономического союза был объявлен ЮНЕСКО Международным годом астрономии, Ватиканом был организован конгресс, посвященный Галилею и призванный сблизить церковь с научным миром.

* * *

ТРАГЕДИЯ ЛУНЫ

Несколько лет назад мне довелось прочесть сборник коротких рассказов Айзека Азимова. В одном из них, называвшемся «Трагедия Луны», была изложена весьма интересная гипотеза. Суть ее заключалась в том, что вся история астрономии сложилась бы совершенно иначе, если бы Луна была спутником не Земли, а Венеры. Азимов даже дал этому спутнику Венеры новое название — Купидон.

Купидон обладал теми же характеристиками, что и наша Луна, но вращался вокруг Венеры. Наблюдения за Луной навели многих астрономов Античности на мысль о геоцентризме: они видели, что Луна вращается вокруг Земли и, казалось, Солнце движется по такой же траектории. Траектории внешних планет Солнечной системы были довольно странными, однако следует понимать, что сами по себе они не подтверждали гелиоцентрическую модель. Наблюдения за внутренними планетами, то есть Венерой и Меркурием, могли бы оказаться более продуктивными, однако наблюдать Меркурий непросто из-за его близости к Солнцу.

Венера, которая никогда не удаляется от Солнца больше, чем на 47° (чуть больше двух ладоней, если измерять угловые расстояния на пальцах), считалась утренней и вечерней звездой, и древние народы не считали две эти звезды одной и той же планетой. Все наблюдения говорили, что небесные тела движутся вокруг Земли, и ничто не указывало на то, что эта закономерность может не выполняться.

Посмотрим, что произошло бы, если бы Луна была спутником не Земли, а Венеры. Во-первых, в отсутствие светового загрязнения от света Луны на небе можно было бы увидеть намного больше звезд, и ярчайшим небесным телом была бы Венера. Она и ее спутник Купидон периодически меняли бы яркость в результате смены фаз. Яркость Купидона изменялась бы в зависимости от относительного положения Земли, Солнца и Венеры. Максимальная его яркость была бы сравнима с яркостью Сатурна или звезды Арктур. Размер орбиты Купидона относительно Венеры при наблюдении с Земли составил бы 0,6° — чуть больше диаметра Солнца. Таким образом, ярчайший объект звездного неба имел бы спутник, видимый невооруженным глазом, и порой он удалялся бы от Венеры на расстояние, равное диаметру Солнца. Это любопытное свойство помогло бы нам понять, что вечерняя и утренняя звезда — на самом деле одно и то же тело. Также было бы очевидно, что Венера вращается вокруг Солнца. Таким образом, у древних астрономов появилось бы достаточно доказательств того, что вокруг небесных тел вращаются самые разные объекты, и геоцентрические гипотезы были бы исключены из рассмотрения. Весьма вероятно, что человечеству не пришлось бы ждать XVI века, когда Коперник предложил гелиоцентрическую систему мира.