1. Все вдребезги
В начальных страницах этой книги, относящихся к событиям, отстоявших на 2300 лет от тех, на которых наш рассказ остановился, я сравнил интеллектуальную ситуацию в Греции VI века до нашей эры с настраивающим инструменты оркестром: каждый из музыкантов, поглощенный собственным инструментом, ожидает прихода дирижера. В XVII столетии после Рождества Христова, в ходе второй героической эпохи в науке, ситуация повторилась. Дирижером, который овладел оркестром и подстроил диссонансные скрежетания в новую гармонию, был Исаак Ньютон, родившийся в празлник Рождества Христова 1642 года, через одиннадцать месяцев после смерти Галилея.
И самым правильным будет историю взглядов человека на Вселенную закончить на Ньютоне, ибо, хотя с его смерти прошло более двух столетий, наше видение мира, в принципе, до сих пор остается ньютоновским. Поправка Эйнштейна к закону притяжения Ньютона настолько невелика, что пока что интересует разве что специалистов. Две важнейшие ветви современной физики: теория относительности и квантовая механика до сих пор не были интегрированы в новом универсальном синтезе, а космологические приложения теории Эйнштейна до сих пор остаются ненадежными и остаются предметом спора. Пока не появится новый маэстро, или же пока космические полеты не предоставят новых наблюдательных данных относительно нашего космического окружения, схема вселенной, в принципе, останется сходной с той, которую вычертил для нас Ньютон, несмотря на всяческие беспокоящие слухи об искривлении пространства, относительности времени и убегающих от нас туманностях. После длительного путешествия от вавилонских звездных богов, греческих хрустальных сфер и средневекового мира, опоясанного стенами, наше воображение может на время остановиться, чтобы передохнуть.
В течение минувшей четверти миллениума беспрецедентных перемен в людской жизни, Ньютон пользовался влиянием и авторитетом, сравнимым лишь с влиянием и авторитетом Аристотеля в предыдущие две тысячи лет. Если бы кто-то пожелал заключить историю научных идей в одном предложении, он сказал бы, что до XVII века наша концепция мироздания была аристотелевской, а потом – ньютоновской. Коперник, Тихо, Кеплер, Галилей, Гильберт[341] и Декарт населяли ничейную землю между эпохами – нечто вроде плоскогорья между двумя обширными равнинами. Их можно сравнить с быстрыми горными ручьями, из слияния которых родилась широкая, величественная река ньютоновской мысли.
К сожалению, о внутреннем функционировании мыслей Ньютона и о методике, с помощью которой он достиг этого монументального синтеза, нам известно крайне мало. Я не стану заниматься жизнеописанием ученого. Попытка дополнения гигантской ньютоновской библиографии требовала бы отдельного предприятия. Взамен я вкратце представлю разбросанные элементы космологической головоломки, которыми располагал Ньютон. Каким образом ему удалось заметить, что эти фрагменты образуют единое целое, и как ему удалось все их сложить – этого мы не знаем. То, чего он достиг, напоминает повернутый во времени взрыв. Когда снаряд взрывается, его блестящий, гладкий, симметричный корпус распадается на рваные, неправильной формы обломки. Ньютон нашел обломки и сделал так, что они слетелись в простой, лишенный трещин, литой корпус – настолько простой, что кажется очевидным, настолько литой, что с ним умеет обращаться любой ученик средней школы.
А вот как выглядели элементы головоломки, которые Ньютон застал к шестидесятым годам XVII столетия – через тридцать лет после смерти Кеплера, через двадцать лет после смерти Галилея. Самыми важными из них были кеплеровские законы движения небесных тел и законы движения тел на земле Галилея. Только эти два элемента никак не совпадали друг с другом (точно так же, как сейчас не совпадают теория относительности и квантовая механика). Силы, которые подталкивали планеты в модели Кеплера, не выдерживали анализа физика. И наоборот, установленные Галилеем законы свободного падения тел и движения снарядов не имели видимой связи с движением планет или комет. По Кеплеру планеты перемещались по эллиптическим, по Галилея – по круговым орбитам. По мнению Кеплера, их подталкивали "спицы" силы, исходящей от Солнца, которое вращалось вокруг собственной оси; по словам Галилея – их никто и не подталкивал, поскольку круговое движение не требует подталкивания. По представлениям Кеплера, лень или же инерция планет вызывала, что они двигались медленнее, чем "спицы"; Галилей же считал, что инерция были именно тем фактором, который позволял им бесконечно вращаться по круговой орбите. "Все вдребезги, и никакой тут связи"[342].
Чтобы еще сильнее усложнить картину, хорошенько поработал последний из пред--ньютоновских гигантов, Декарт. Он, в свою очередь, утверждал, будто бы инерция заставляет тела двигаться не по кругу, а прямолинейно. Это был самый удивительный из всех взглядов, ну да, никто только мне знал, движутся ли небесные тела по эллипсам или по окружностям, но ведь никак не по прямым. Так что Декарт принял, будто бы планетами закручивают вихри, заполняющие все пространство эфира – это было развитие кеплеровского замысла крутящихся метелок[343].
Царило абсолютнейшее несогласие относительно натуры той силы, которая подталкивает планеты и удерживает их на орбитах, а так же того, как вело бы себя тело, если бы оставить его самому себе в огромном пространстве, то есть, если бы на него не действовали никакие внешние факторы. Эти проблемы неразрывно были связаны с вопросом, что на самом деле означает "тяжесть", с таинственным явлением магнетизма и с трудностями, которые доставляли только-только нарождающиеся тогда понятия "сил" и "энергии".
2. Что такое "тяжесть"?
Телескоп показал, что поверхность Луны такая же "рваная", как и поверхность Земли, а Солнцу нравится обсыпать себя пятнами. Это породило нарастающую уверенность, будто бы небесные тела обладают той же натурой, что и Земля, в связи с чем следовало предполагать, что они ведут себя точно так же, как ведут себя тела на Земле. Самой бросающейся в глаза отличительной чертой всех тел на Земле была тяжесть – способность вызывать нажим или склонность к падению (разве что выталкивающая сила более тяжелых субстанций выпирала "тяжесть" наверх). В старой философии все это удовлетворительно пояснялось концепцией, в соответствии с которой любой предмет на Земле стремится к центру мироздания или в противоположную сторону, но вот объекты на небе подчиняются уже иным законам. В новой философии с этим дуализмом было покончено, равно как и взглядом, в силу которого Земля является центром Вселенной. Однако, хотя новая философия и переворачивала убеждения здравого рассудка с ног на голову, она не давала ответов на следующие из нее вопросы. Если Луна, планеты и кометы обладают той же натурой, что и тела на Земле, то это означает, что они тоже характеризуются "тяжестью". Ну а что же означает "тяжесть" планеты, на что она давит, в какую сторону обладает склонностью падать? И если причиной того, что камень падает на Землю, не является расположение Земли в центре Вселенной, тогда почему же камень падает?
При случае стоит припомнить, что некоторые из наших логических позитивистов, если перенести их в XVII столетие, безразличным жестом руки отбросили вопрос о значении "тяжести" планеты как совершенно бессмысленный. Если бы их точка зрения победила, никакой научной революции не было бы. Не будучи логическими позитивистами, предводители научной революции, каждый по-своему, пытались избежать клешней дилеммы, не обращая внимания на требования семантического пуризма. Коперник в качестве пробы высказал предположение, что тела на Солнце и Луне обладают тяжестью, точно так же, как и тела на Земле, и что "тяжесть" означает склонность всяческой материи формироваться в шарообразную форму вокруг некоего центра. Галилей считал "тяжесть" абсолютным признаком любой земной материи, которая не требует причины и по сути своей неотличима от ее инерции, а вот "тяжесть" в небесных телах он каким-то образом отождествил с их нахождением в движении по круговым орбитам. Кеплер первым объяснил "тяжесть" как взаимное притяжение двух тел. Он даже постулировал, что два тела в пространстве, не подверженные каким-либо иным влияниям, приблизятся одно к другому и встретятся в некоей точке посреди траектории, а пройденные ими расстояния будут обратно пропорциональными их массам, кроме того, он верно приписал явление морских приливов и отливов притяжению Солнца и Луны. Но, как мы помним, в самый решающий момент он испугался фантастической концепции гравитационной anima mundi.
3. Магнитное смешение понятий
Свою руку к всеобщему смешению понятий приложил и Уильям Гильберт, выдвинув сенсационную теорию, в силу которой Земля представляет собой гигантский магнит, что склонило Кеплера к отожествлению воздействия Солнце на планеты с "магнитной" силой. Было совершенно естественным и даже логичным, что понятия гравитации и магнетизма будут ассоциироваться друг с другом, поскольку гипотеза Земли как магнита представляла собой единственное и материальное объяснение таинственной склонности материи к соединению с другой материей под влиянием "силы", действующей на расстоянии без контакта или посредничества чего-либо материального. Так что магнит сделался архетипом "действия-на-расстоянии", и это он проторил дорогу для понятия всеобщего притяжения. Без доктора Гильберта люди были бы в значительно меньшей степени готовыми к тому, чтобы расстаться с уже усвоенным, традиционным понятием, будто бы "тяжесть" означает естественную склонность тел к падению в сторону центра в пользу странного понятия "тяжести" как "стремления тел друг к другу" сквозь пустое пространство. Существование магнетизма доказывало, что такое "стремление" призрачными пальцами является фактом: железные опилки стремились к магниту, как будто им отдали тайный приказ, точно так же, как камни стремились к земле. В течение около полувека эти явления либо отождествлялись друг с другом, либо считали сиамскими близнецами. Более того, слово "магнетизм" применялось в расширенном, метафизическом смысле. Оно было чрезвычайно привлекательным в качестве еще одного двуликого, как Янус, фактора, проявляющегося как в сфере материи, так и сфере духовной. С одной стороны, магнит высылал свою энергию, как того требовала точная наука, "безошибочно, (…) быстро, определенным образом, постоянно, направленно, приводя в движение, властно и гармонически", с другой же стороны, он был чем-то живым и одаренным душой: он "подражает душе", ба, является "самой душой Земли", ее "инстинктом самосохранения". "Магнитное влияние Земли действует словно рука, хватающая притягиваемое тело и захватывающая его к себе". Рука эта "должна быть легкой и духовной, чтобы иметь возможность войти в железо", и в то же самое время, она должна быть чем-то материальным – разведенным эфиром[344].
Здесь, при случае, вновь стоило бы вспомнить, что такая двойственность Януса тоже присутствует – хотя мы выражаем ее не столь поэтичным языком – в современных теориях материи, признающих ее корпускулярно-волновую натуру, в зависимости от того, какое лицо она нам в данный момент показывает. Магнетизм, гравитация и воздействие на расстояние со времен Гильберта никак своей таинственности не утратили.
Кеплер был не единственной жертвой этого неизбежного смешения понятий. Галилей тоже считал, будто бы Гильберт дал правильный ответ на вопрос, почему земная ось всегда принимает то же самое направление в пространстве – она представляет собой что-то вроде намагниченной иглы. Даже Роберт Бойль, отец современной химии и один из немногих ученых, которые в наибольшей степени повлияли на Ньютона, считал, что гравитация может быть результатом "магнитных миазмов" Земли.
Один лишь непримиримо скептичный и логичный мыслитель тех времен, Декарт, отбрасывал магнетизм, гравитацию и воздействие на расстояние в какой угодно форме. Декарт продвинул все вопросы на принципиальный шаг вперед, заставив тела, на которые больше не действует какая-либо сила, двигаться по прямой, а не так, как у Галилея, по кругу[345]. И в то же самое время он совершил существенный шаг назад, объясняя гравитацию и магнетизм завихрениями эфира. Как тут не оценить меру храбрости Ньютона, если даже Декарт, обещавший реконструировать всю Вселенную из одной только материи и отдаленности, который изобрел аналитическую геометрию, прекраснейший инструмент математического понимания, который был наиболее категоричным в методах мышления, чем кто-либо из его предшественников – если даже Декарт, этот Робеспьер научной революции, отбросил притяжение на расстоянии ценой заполнения всего пространства чудовищными вихрями и циклонами.
Подобно Кеплеру, который додумался до концепции гравитации, но потом от нее отказался, точно так же, как Галилей, который отверг даже теорию морских приливов, основанную на воздействии Луны, одаренный открытым умом Декарт отступил, пораженный идеей протянувшихся сквозь пустоту призрачных рук – непредубежденный интеллект должен был отреагировать именно так, прежде чем "всеобщее притяжение" или "электромагнитное поле" сделались словами-фетишами, которые гипнотически усмиряют сомнения, скрывая тот факт, что являются метафизическими понятиями, переодетыми в математический язык физики.
4. Гравитация
Итак, вот какие хаотически разбросанные элементы головоломки были перед глазами Ньютона: противоречивые теории, поясняющие поведение тел в пространстве в отсутствии внешних сил; противоречивые теории сил, заставляющих планеты вращаться; дезориентирующие, фрагментарные данные относительно инерции и момента движения, тяжести и свободного падения тел, гравитации и магнетизма; к тому же имелись сомнения относительно месторасположения и даже самого наличия центра мироздания; и, в конце концов, нависший над всем этим вопрос: а как соответствует всей этой картине Господь Бог из Священного Писания.
Уже до Ньютона были ученые, которые выдвигали идущие в верном направлении домыслы, но не умели их поддержать точными аргументами. Например, французский математик Жиль Перон де Роберваль через год после смерти Галилея предложил, что вся материя во Вселенной взаимно притягивается, в связи с чем, Луна обязательно упала бы на Землю, если бы их не разделяла подушка из эфира. Джованни Борелли, заведующий той самой кафедрой в Пизе, которой ранее занимался Галилей, воспринял предложение древних греков, якобы Луна ведет себя, словно "камень, брошенный из пращи", и только сила броска не позволяет ей упасть на Землю. Но тут он противоречил сам себе, поскольку, вместе с Кеплером, считал, будто бы Луну должна подталкивать в движение по окружности невидимая метелка, то есть собственного импульса у нее нет. Если так, тогда почему же она пытается улететь?
Ньютону было двадцать четыре года (это был 1666 год), когда он обнаружил ключ к решению. Вот только его интересы повернулись тогда к другим проблемам, и только лишь через двадцать лет позднее он завершил свой синтез. К сожалению, мы не можем реконструировать его сражение на ступенях лестницы Иакова с ангелом, стерегущим космические тайны – совсем не так, как в случае Кеплера. Ибо Ньютон не исповедовался в том, как приходил к собственным открытиям, а те клочки информации, которые имеются у нас на сей счет, вызывают впечатление рациональных объяснений "пост фактум". Кроме того, над этими проблемами коллективно задумывались в кругах, связанных с Королевским Обществом: Гук, Галлей, Кристофер Врен; свое влияние оказали родственные умы, как Гюйгенс в Голландии, так что весьма сложно точно заявить, кто первым сделал какой промежуточный шаг.
Точно так же невозможно установить, когда и в каких конкретно обстоятельствах под всю теорию был положен краеугольный камень – закон притяжения, который утверждает, что сила притяжения пропорциональна притягивающимся массам и уменьшается пропорционально квадрату расстояния между ними. Идею предложил уже в 1645 году, но без каких-либо конкретных доказательств, Буйо (Boullio). Быть может, Ньютон руководствовался аналогией с распространением света, интенсивность которого, о чем знал Кеплер, тоже уменьшается пропорционально квадрату расстояния. По другому предложению, он вывел эту идею из третьего закона Кеплера. Сам Ньютон говорит, что формулу для закона притяжения он вывел, вычисляя силу, необходимую для уравновешивания центробежной силы Луны – вот только звучит это не очень убедительно.
Подробности и мелочи делаются нерезкими, зато общая схема величественной картины становится ослепительно четкой. Направляемый безошибочной уверенностью лунатика Ньютон избежал всех ловушек, которых на его пути было огромное количество – магнетизма, круговой инерции, приливов Галилея, метел Кеплера, водоворотов Декарта – и вместе с тем совершенно сознательно забрел в ловушку, которая выглядела самой страшной из всех: воздействие на расстояние, присутствующее повсюду, проникающее всю Вселенную будто Дух Святой. Насколько большого и смелого воображения требовал этот шаг, нам говорит факт, что стальной канат с толщиной, равной земному диаметру, не удержал бы нашу планету на орбите. А ведь сила притяжения, удерживающая Землю на орбите, передается от Солнца на расстояние в сто пятьдесят миллионов километров без какого-либо материального посредника, который бы это усилие передавал[346]. Этот парадокс цитируют и слова самого Ньютона, которые я уже цитировал, но их стоит повторить:
В это невозможно поверить, чтобы неоживленная, примитивная материя, без посредства чего-то иного, нематериального, должна была воздействовать, вызывая последствия, на иную материю без взаимного контакта, а ведь именно так должно происходить, если притяжение, в значении, принятом Эпикуром, должно быть в этой материи сущностным и имманентным. Это одна из причин, по которым я не хотел, чтобы вы приписывали мне понятие врожденного притяжения. Притяжение обязано быть в материи врожденным, имманентным и сущностным, так, чтобы одно тело воздействовало на другое на расстояние, через пустоту, без посредства чего-либо иного, что взаимно переносило бы воздействие и усилие от одного тела к другому, кажется мне такой громадной глупостью, что мне не кажется, что хотя бы один человек, располагающий живостью ума в философских вопросах, подписался бы под подобной концепцией. Гравитация должна быть вызвана фактором, действующим постоянным образом в соответствии с определенными законами. Вопрос, является ли этот фактор материальным или нематериальным, я оставляю суждению своих читателей.
"Фактором", о котором пишет Ньютон, является межзвездный эфир, который каким-то образом должен был переносить силу притяжения. Как все это происходило, оставалось непонятным и не выясненным. Опять же, материальность или нематериальность эфира тоже оставалась открытой проблемой – не только для читателя, но и, скорее всего, для самого Ньютона. Иногда он называет его "носителем" (medium), но при других обстоятельствах пользуется словом "дух" (spirit). То есть, двузначность, которую мы отметили уже у Кеплера, пользующегося термином "слила" в качестве понятия наполовину анимистического, наполовину механистического, тоже присутствует (хотя и не столь четко сформулирована) в концепции гравитации Ньютона.
Только эта концепция несла с собой более угрожающие последствия, а именно, что Вселенная, заполненная гравитацией, должна коллапсировать, свернуться в точку, то есть, все неподвижные звезды должны помчаться одна к другой и столкнуться в окончательном космическом супервзрыве[347]. Эта трудность была непреодолимой, и Ньютон не мог найти иного решения, как только поручить Богу функцию противодействия гравитации и удержания звезд на их местах:
И хотя материя поначалу была разделена на множество систем, и всякая система божественной силой была бы построена как наша, тогда внешние системы сдвигались бы к наиболее центральной. Такая конструкция Вселенной не могла бы существовать вечно, если бы не сохранялась божественная сила (Третье письмо к Бентли).
Только лишь вспомнив о внутренних противоречиях и метафизических последствиях ньютоновской гравитации, можно понять, сколь громадной храбрости было нужно – или уверенности лунатика – чтобы воспользоваться ею в качестве базового космологического понятия. Предпринимая одно из наиболее рискованных и наполненных размахом обобщений в истории мысли, Ньютон заполнил все пространство сцепляющимися одна с другой силами притяжения, исходящими из всех и каждой частиц материи и воздействующими на все материальные частицы сквозь безграничные бездны тьмы.
Но сама лишь замена anima mundi идеей gravitatio mundi осталась бы идеей маньяка или космическим сном поэта. Решающим достижением было выражение гравитации в точных математических категориях и показ того, что данная теория соответствует наблюдаемому поведению космической машинерии – вращению Луны вокруг Земли и вращению планет вокруг Солнца.
5. Последний синтез
Первым шагом Ньютона было свершение в воображении того, чего не добилась история: он устроил встречу Кеплера с Галилеем. А точнее, он объединил половину Кеплера с половиной Галилея, а все лишнее отбросил.
Местом встречи была Луна. Джеремия Хоррокс – английский юный гений, скончавшийся в возрасте двадцати одного года – применил законы Кеплера к лунной орбите. Это дало Ньютону половину синтеза. Вторую половинку он обнаружил в разработанных Галилеем законах движения снарядов в непосредственной близости Земли. Ньютон отождествил кеплеровскую орбиту Луны с галилеевской траекторией снаряда, который постоянно спадал к Земле, но не мог достичь ее по причине быстрого движения по касательной. В трактате Система Мира (System of the World) процесс размышлений Ньютона представлен следующим образом:
Если снаряд выстрелить с вершины горы, тогда прямолинейная траектория его полета будет скривлено земным притяжением. В зависимости от приданной ему начальной скорости, снаряд станет перемещаться по кривым А, В, С , D или Е. Если начальная скорость превысит некое критическое значение, тогда снаряд очертит круг и ли эллипс, "и возвратится к той горе, с которой его выстрелили". Более того, согласно второму закону Кеплера, "его скорость после возврата будет не меньшей, чем вначале, а при сохранении той же скорости он будет все время вычерчивать ту же самую кривую, в соответствии с тем же законом (…) и кружить по небу точно так же, как планеты по своим орбитам". Иными словами, в своем умственном эксперименте Ньютон создал искусственный спутник, почти что за три сотни лет до того, как техника была способна реализовать эту идею.
Основной концепцией, на которой опирается небесная механика у Ньютона, является совместное воздействие двух сил: силы гравитации, которая притягивает планету к Солнцу, и центробежной силы, которая эту первую силу уравновешивает. Чаще всего применяемой иллюстрацией к данной концепции является вращение камнем, привязанным на конце веревочки. Сила, которая натягивает веревку, это центробежная сила камня; прочность веревки, вызывающая то, что камень остается на орбите, соответствует гравитационному притяжению.
Но почему же планета описывает эллиптическую траекторию, а не окружность? Если говорить в упрощении, то потому, что когда я вращаю камнем в воздухе, веревка обладает определенной длиной, и она не растягивается, а вот притяжение Солнца с изменением расстояния тоже изменится. В результате этого, камень вращается по идеальной окружности, а вот планета поступала бы так лишь в том случае, если бы ее скорость по касательной и следующая отсюда центробежная сила уравнивались бы с притяжением Солнца. Если скорость больше или меньше, чем требуемая, тогда планета движется не по окружности, а по эллипсу. Если бы скорость была слишком малой, орбита планеты пересеклась бы с поверхностью Солнца, что вызвало бы ее падение на Солнце, точно так же, как метеоры, заторможенные трением атмосферы, падают на Землю. В свою очередь, чем больше скорость по касательной по сравнению с силой притяжения, тем большим станет "вытягивание" эллипса, пока, в конце концов, один конец, если можно так сказать, растянется до бесконечности, и эллипс превратится в параболу: такую траекторию имеют кометы, прилетающие к нам из далекого космического пространства, отклоняются от своего курса под влиянием Солнца, но не настолько, чтобы дать ему себя "сцапать", после чего они вновь исчезают в пространстве.
Почему планеты должны были двигаться по эллиптическим орбитам, легко доказать математически. Но весь этот механизм можно представить и как перетягивание каната между притяжением и центробежной силой. Если бы веревка, на конце которой вращается камень, могла растягиваться, она попеременно удлинялась бы и сокращалась, из-за чего камень двигался бы по овалу[348]. Другим способом представить себе этот процесс является следующий: когда планета приближается к Солнцу, ее скорость возрастает. Она мчится прямиком, но удерживающая ее ладонь гравитации оборачивает планету вокруг Солнца, в результате чего та мчится в противоположном направлении. Если бы скорость планеты при подходе к Солнцу составляла ровно столько, чтобы предотвратить падение на Солнце, та вращалась бы по окружности. Но, поскольку скорость была чуточку большей, на противоположной стороне траектория "выгнется" наружу, что, в свою очередь, приведет к падению скорости и искривлению траектории уже "вовнутрь" под воздействием солнечного притяжения. После прохождения через афелий планета опять приближается к Солнцу, и весь цикл повторяется.
Эксцентричность орбиты представляет собой меру ее отклонения от окружности. Эксцентриситеты планет невелики, поскольку, учитывая общее происхождение всех тел Солнечной Системы, их скорости по касательной практически уравновешиваются с воздействием притяжения.
Но во времена Ньютона все это опиралось только лишь на домыслах, а эпоха чисто спекулятивных гипотез уже минула. И таким совершенно сумасшедшим домыслом была гипотеза, будто бы Луна постоянно "падает" на Землю, словно пушечное ядро или словно знаменитое яблоко в Саду в Вулторпе – другими словами, что земное притяжение достигает Луны, солнечное притяжение – до самых планет, а межзвездное пространство "заполнено" или "заряжено" гравитацией. Чтобы преобразовать этот странный домысел в научную теорию, Ньютон должен был представить точное математическое доказательство.
Это означало, что ему следовало вычислить центробежную силу Луны[349] и силу притяжения, с которой, якобы, Земля воздействует на Луну, а так же показать, что взаимное воздействие этих сил в результате дает теоретическую орбиту, которая совпадает с наблюдаемой орбитой Луны.
Чтобы осуществить данную операцию, Ньютону, во-первых, необходимо было знать функцию, в соответствии с которой земное притяжение уменьшается вместе с расстоянием. Яблоко падало с дерева с известным прибавлением скорости десяти ярдов в секунду в каждую секунду. А с каким ускорением двигалась бы к Земле отдаленная Луна? Другими словами, Ньютону нужно было открыть закон притяжения, который говорит, что сила гравитации уменьшается в соответствии с квадратом расстояния. Во-вторых, ему нужно было знать точную удаленность Луны от Земли. В-третьих, ему следовало решить, можно ли трактовать два громадных шара Земли и Луны абстрактно, как будто бы вся их масса была собрана в одной центральной точке. И, наконец, для облегчения расчетов, орбиту Луны следовало рассматривать как окружность.
В результате всех этих сложностей первые вычисления Ньютона совпадали с фактами только лишь "довольно неплохо", а этого явно было недостаточно. И Ньютон почти что на два десятка лет эту проблему забросил.
А за эти два десятка лет экспедиция Жана Пикара в Кайенну предоставила более точные данные относительно диаметра Земли и ее отдаленности от Луны, сам Ньютон разработал свою разновидность счисления бесконечно малых, математический аппарат, без которого к этой проблеме нечего было и подходить, и, наконец, триумвират Галлей – Гук – Врен постоянно подгоняли последующие элементы головоломки. Оркестр дошел до той стадии, котгда уже можно было услышать отдельные группы инструментов, играющие определенные фрагменты. Нужен был лишь стук дирижерской палочки, чтобы все слилось в гармоничное звучание.
В 1686 году Ньютон, подгоняемый Галлеем, осуществил окончательный синтез. Он рассчитал силу, с которой Земля притягивает Луну, и показал, что в соединении с центробежной силой Луны, она создает наблюдаемую нами орбиту вечного спутника. Затем он вычислил силу, с которой Солнце притягивает отдельные планеты, и показал, что орбита, являющаяся результатом действия силы притяжения, которая уменьшается в соответствии с квадратом расстояния, представляет собой эллипс из первого закона Кеплера с Солнцем, находящимся в одном из фокусов. Он же показал и вещь совершенно противоположную: что эллиптичность орбиты требует, чтобы гравитационная сила изменялась именно таким образом. Краеугольным камнем системы стал третий закон Кеплера, соотносящий периоды обращения планет с их средними отдаленностями от Солнца, а второй закон – радиус-вектор покрывает одинаковые площади в одинаковые периоды времени – оказался верным для любой замкнутой орбиты. Потом Ньютон доказал, что кометы движутся либо по удлиненным эллипсам, либо по параболам, сбегая в пространство; что всякое тело над поверхностью Земли ведет себя так, как будто бы вся масса Земли была сконцентрирована в ее центре, благодаря чему, все небесные тела можно считать математическими точками. И наконец, все наблюдаемые движения во Вселенной он свел к четырем базовым законам: к закону инерции, к закону ускорения под действием силы, к закону действия и противодействия и к закону притяжения.
И чудо свершилось. Все обломки слетелись в одно целое в этом обращенном во времени взрыве и слились в одно гладкое, бесшовное, невинно выглядящее тело. Если бы Донн еще жил, свой плач он мог бы переписать в триумфальный возглас: "И все-то здесь в одном кусочке, и нет теперь неразберихи".
Движения Солнца, Луны и пяти бродячих звезд представляли собой главную космологическую проблему со времен древних вавилонян. Теперь, когда было доказано, что все эти движения подчиняются одним и тем же, простым законам, Солнечная Система была реорганизована в интегральное целое. Быстрый прогресс астрономии и астрофизики позволил ученым понять, что это целое, по сути своей, является частью еще большего целого: нашей Галактики, состоящей из миллионов очень похожих на Солнце звезд, некоторые из них тоже были окружены планетами, а еще, что наша Галактика выступает как одна из множества других галактик и туманностей на разных стадиях эволюции, но всеми ими управляет один и тот же универсальный набор законов.
Только эти дальнейшие открытия здесь нас уже не занимают. С момента публикации Принципов Ньютона в 1687 году космология сделалась наукой дисциплинированной, и на этом нам следует заканчивать рассказ о изменяющихся взглядах человека на вселенную. Дикий танец теней, отбрасываемых звездами на стену пещеры Платона преобразовался в упорядоченный и приличный викторианский вальс. Казалось, будто бы из мироздания исчезли все тайны, а божество было низведено к роли конституционного монарха, которого не свергают, желая поддержать традицию, но точно так же оно могло бы и не существовать, не имея какого-либо влияния на ход событий.
Нам же остается лишь обсудить кое-какие последствия всей этой истории.
Хронологическая таблица к четвертой и пятой частям