Глава 2 История с астрономией

Глава 2

История с астрономией

Теперь самое время посмотреть на небо. Математический экскурс мы закончили тригонометрией. С нее и начнем экскурс к звездам.

В своих астрономических вычислениях тригонометрию использовали еще древние шумеры за много тысяч лет до арабов и европейцев. А самые первые признаки астрономических знаний у человечества прослеживаются с 6 тысячелетия до н. э. Иными словами, 8 тысяч лет назад люди зачем-то вели наблюдения за небесными светилами, строили обсерватории. Для чего дикарям неолита астрономические знания?

Одной из самых известных и, я бы сказал, набивших оскомину обсерваторий каменного века является британский Стоунхендж. Сооружению этому тысячи лет, и оно представляет собой огромные концентрические круги диаметром до 30 метров, сложенные из 38 пар огромных обтесанных блоков, – недаром подобные сооружения называются мегалитами, то есть гигантскими камнями. Мегалиты найдены на всех континентах, кроме Австралии и, естественно, Антарктиды.

Некоторые камни Стоунхенджа образуют как бы гигантские буквы «П»: два поставленных на поп? тесаных камня, а сверху – каменная перекладинка. С помощью этих каменных «рамок» определяли день летнего солнцестояния: именно внутри «буквы П» в этот день восходило Солнце. Любопытно, что высота вертикальных камней достигает 8,5 метра, а вес 28 тонн. Неплохое достижение для строительной техники каменного века!..

Когда через тысячи лет после строительства Стоунхенджа в Британию пришли римские завоеватели, они увидели перед собой местных жителей – диких и полуголых, с разрисованными краской лицами. Которые, как вы понимаете, совсем не были похожи на людей, увлекающихся астрономией. Но их далекие предки тем не менее зачем-то вели астрономические наблюдения. А, может быть, это были и не предки? Может, кто-то другой строил обсерваторию и вел наблюдения, пока вокруг бегали закутанные в звериные шкуры местные туземцы с каменными топорами?

Идем дальше… Как я уже говорил, довольно развитые знания в области астрономии имели еще жители Шумера (6 тысяч лет назад). Эстафетную палочку у них перехватил Вавилон (4 тысячи лет назад). От вавилонских астрономов до нас дошло множество таблиц. Именно вавилоняне выделили основные созвездия, разделили небесную сферу на 360° и разработали ту самую многократно упомянутую тригонометрию, без которой сложные наблюдения за светилами были бы невозможны. Вавилоняне разбили год на 12 месяцев, открыли законы движения планет, научились предсказывать затмения, обнаружили так называемый «метонов цикл».

Не отставали от них и египтяне. У последних тоже был немалый астрономический багаж, похожий на вавилонский. У египтян год также состоял из 12 месяцев, неделя из 7 дней, а сутки из 24 часов. И они тоже имели представление о метоновом цикле.

Опять-таки по причинам недолговечности папируса мы не очень много знаем о глубинах познания Вселенной египтянами. Но знаем, что греки учились у египтян не только математике, но и астрономии.

Насколько нам известно, до гелиоцентрической модели Коперника египтяне не доросли, но они имели вполне разработанную птолемеевскую модель с неподвижной Землей в центре мира, причем задолго до рождения Птолемея. И что удивительно, египетская модель даже обогнала ту модель Солнечной системы, которой пользовались в Средние века европейцы! Египетская модель была «промежуточной», она сделала шаг от геоцентризма в сторону гелиоцентризма: в египетской модели Меркурий и Венера уже вращались вокруг Солнца. А Солнце – пока еще вокруг Земли…

Теперь глянем, что творилось в этом смысле в Древнем Китае. Присмотревшись, мы увидим, что китайские астрономические знания весьма похожи на египетские и вавилонские того же периода (рубеж III–II тысячелетий до н. э.). Китайцы с большим удовольствием смотрели в небо. Они открыли комету Галлея за тысячи лет до Галлея, научились предсказывать солнечные затмения, обнаружили неравномерности в движении Луны, измерили сидерические и синодические периоды для всех планет, открыли метонов цикл. Правда, сутки они делили не на 24, а на 12 часов.

От цивилизации майя, успешно разрушенной христианами, до нас дошло совсем немного письменных астрономических текстов. Но из них ясно, что майянская астрономия была на весьма высоком уровне: индейцы знали синодические периоды обращения пяти планет Солнечной системы, имели очень точный календарь и на момент знакомства с гуманными христианами вели свое летоисчисление уже более 4 тысяч лет. Календарь индейцев майя, не знавших колеса и практиковавших человеческие жертвоприношения, поражает своей точностью. Майянский календарь точнее григорианского: в первом год длится 365,242129 дня, а в григорианском – 365,2425 дня. Для сравнения: в римском календаре 365,25 дня.

Календарь майя

То, что более поздний, григорианский календарь точнее древнеримского, – понятно и нормально: прогресс. Но почему более древний календарь дикой народности, не знавшей железа, плуга, колеса и гончарного круга, на тысячи лет опередил прогресс?.. А ведь помимо этого у майя были и лунный календарь, и венерианский. Зачем?

А вот еще интересный факт: не знавшие колеса майя, оказывается, знали резьбу! Не резьбу по дереву, как вы, быть может, подумали, а резьбу как способ скрепления деталей. В 70-х годах прошлого века во время раскопок майянского города в джунглях Гватемалы был найден глиняный горшок с привинчивающейся крышкой…

Порой возникает ощущение, что знания древних не имеют предыстории и появляются как бы внезапно, практически ниоткуда. Вот, например, что пишет по этому поводу британский египтолог Уолтер Эмери: «Около 3400 года до н. э. в Египте случились радикальные перемены, и страна быстро перешла от племенной культуры позднего каменного века к хорошо организованной монархии… Одновременно достигают удивительного уровня письменность, скульптура, искусства и ремесла. И все это было достигнуто в течение относительно короткого промежутка времени, причем ни в письменности, ни в архитектуре не существовало или почти не существовало базы для такого рывка».

С подобным «выныриванием» огромной цивилизации буквально из ниоткуда сталкиваются исследователи не только в Египте, но и во многих других местах, где не удается отследить медленного развития, – цивилизация вспыхивает, словно газовая конфорка. Еще секунду назад по историческим часам ничего тут не было, бегали люди с каменными топорами – и вдруг появляется цивилизация, имеющая представление о периоде обращения Венеры и ворочающая каменными блоками весом в десятки тонн.

Исключение – греки и римляне. Их астрономическая эволюция прослеживается неплохо. Поначалу, например, эллины считали, что Земля – это диск, а утренняя и вечерняя Венера – два разных небесных тела, и даже называли их по-разному: Фосфор и Геспер. Потом, под воздействием египтян, греки внесли поправку в свои представления. Они поняли, что Земля – шар, а про ошибку с Венерой впервые написали Парменид и Пифагор… Но мы-то помним, что шумеры еще за 2 тысячи лет до Парменида знали об этом.

Наша цивилизация – прямой потомок греко-римской традиции. Поэтому науки у нас говорят на латыни, используют греческие слова и буквы, а теоремы и системы носят соответствующие «евроназвания» – теорема Пифагора (которую Пифагор не открывал), система Птолемея (которую он не изобретал)… Евроцентризм застит нам глаза. Та же комета Галлея (которую открыли за тыщи лет до Галлея), поправка Парменида (подсказанная Пармениду более умудренными египтянами)…

Даже знаменитую гелиоцентрическую модель первым изобрел не Коперник, а за тысячи лет до него грек Аристарх Самосский. Но сам ли он ее придумал? Если вы откроете, например, какую-нибудь статью об истории астрономии, то сможете прочесть там нечто вроде такого: «ряд исследователей находят следы гелиоцентризма в некоторых индийских планетных теориях».

У греков были гениальные космогонические догадки об устройстве мироздания. Скажем, Платон утверждал, что Вселенная не вечна, а время родилось вместе с материей… Греки определили диаметр Земли, угол наклона земной оси к плоскости эклиптики, расстояние от Земли до Солнца и догадались, что Солнце много больше Земли. Аполлоний Пергский придумал движение планет по эпициклам, Гиппарх ввел в рассмотрение эксцентриситет орбиты. По его таблицам можно было предсказать затмение с точностью до двух часов! Наконец, Гиппарх изобрел географические координаты – широту и долготу.

Я уже упоминал про Аристарха Самосского, который еще в III веке до н. э. разработал гелиоцентрическую модель (за которую потом христианская церковь гнобила европейских ученых). И это не было случайной вспышкой озарения, мгновенным метеором мелькнувшей на научном небосклоне и тут же пропавшей. Нет, гелиоцентриками были Филолай и Евдокс Книдский.

Анаксагор (V век до н. э.), описывая механизм затмений, мимоходом отмечает, что Луна светит отраженным светом. Европейская наука подтвердила это только через две с лишним тысячи лет… Только в наше время было доказано, что на Луне воды нет, а так называемые «лунные моря» (обширные темные пятна на Луне) – базальтовые низменности. Сам великий Кеплер считал лунные моря водными бассейнами. А вот тот же Анаксагор за 2,5 тысячи лет уверенно писал, что лунные моря – сухие впадины, которые по своему составу сходны с земными породами.

Откуда он мог знать?..

А вот вам еще один парадокс. В середине ХХ века академик Марков из Физического института им. Н. П. Лебедева, опираясь на идеи Эйнштейна и Фридмана, провел теоретическое исследование некоторых свойств пространства и материи. И пришел к удивительным выводам.

Эйнштейн показал, что геометрические свойства пространства зависят от распределения масс. Скажем, отношение длины окружности к ее радиусу может меняться в зависимости от плотности материи. А физик Фридман показал, что и геометрическая «длина», то есть само пространство, может меняться во времени. Попросту говоря, расширяться. Причем чем дальше, тем больше.

Если средняя плотность вселенной превышает некий критический предел, вселенная становится замкнутой, то есть конечной, но безграничной. Сейчас поясню… Границы у такой вселенной нет – куда ни полетишь, никакого предела не встретишь. Просто вернешься в ту же самую точку, откуда вылетел. То есть объем вселенной конечен.

Это проще всего понять по аналогии с шаром или планетой. На поверхности сферы нет никаких разрывов, но по ней можно гулять в разные стороны беспрепятственно, просто все время будешь возвращаться в точку исхода.

Из конечности замкнутой вселенной следует интересный вывод. Если мы начнем отчерчивать пространство сферами все увеличивающегося радиуса, то заметим странную вещь. Мы увидим, что поначалу с ростом размера сфер (радиусов) будет расти площадь их поверхности и объем. Что естественно, не правда ли? Но потом, после достижения некоего предела, площадь сфер с ростом их радиусов самым странным образом начнет падать! А объем продолжит расти! И, в конце концов, при максимально возможном радиусе площадь поверхности сферы станет нулевой. То есть вы будете включать в сферы все больше и больше вещества, но при этом площади поверхности сфер начнут становиться все меньше и меньше. А их радиус и объем будут расти! Не поняли?..

Представить это себе легче опять-таки не в трехмерном пространстве, а на двумерной поверхности шара. Допустим, вы встали на Северном полюсе с большим циркулем и начали вокруг себя вычерчивать окружности с растущим радиусом. Метр. Два метра. Десять километров. Тысяча километров. Десять тысяч километров… Длина этих окружностей растет вместе с ростом радиуса, не так ли? Растет и их площадь. Но после того как вы перевалите экватор, с ростом радиуса длина окружностей начнет сокращаться. А площадь круга (охватываемая территория) будет продолжать расти. И когда вы доберетесь до Южного полюса, вы поставите на нем точку, тем самым изобразив предельную окружность с нулевой длиной и максимальным радиусом – от Северного полюса до Южного. Ее радиус будет равен 20 тысячам километров, а площадь равна площади всего земного шара.

Что мы видим? Точку, в которой заключен целый мир. Ряд непростых физических вычислений показывает, что замкнутая вселенная внешним наблюдателем может восприниматься как объект очень малого размера и крохотной массы (какая бы огромная масса ни была заключена внутри вселенной). При этом любопытно, что если такая система оказывается изначально электрически заряженной, то она не сможет стать полностью закрытой. Иными словами, в ней можно «нарезать» все большие и большие сферы только до определенного радиуса, за которым наступит предел, который Марков называет «горловиной».

Куда ведет эта горловина? И что будет дальше, если мы и за пределами горловины упрямо продолжим проводить сферы все большего радиуса? А тогда с ростом радиуса площадь сферы перестанет падать и вновь начнет расти. Из одной вселенной мы переберемся в другую. При этом из новой вселенной старая будет восприниматься как микроскопический заряженный объект – например, электрон.

Представьте себе два соприкасающихся шара. Точка их соприкосновения и есть горловина. Она же – элементарная частица «в глазах» другого шара. То есть каждый шар «ощущает» другой только точкой.

Эти частицы-горловины назвали фридмонами в память о российско-советском физике Александре Фридмане, развившем эйнштейновские идеи на базе предположения о нестационарной Вселенной. (Поначалу, кстати, Эйнштейн с выводами Фридмана не согласился, но потом признал свою ошибку и правоту Фридмана.)

Марков пишет о фридмонах:

«Их метрика становится метрикой закрытого мира Фридмана при заряде, стремящемся к нулю. Фридмон может включать в себя целую вселенную, со всеми своеобразиями этих ультрамакроскопических образований, но минимальное количество материи, которая может образовать фридмон, – это около 10–5–10–6 грамма.

Не исключено, что подобные объекты могут возникать не только из рассматриваемых фридмановских систем, возмущенных присутствием электрического заряда. Любой другой специфический заряд – источник любого векторного поля (?-, ?-, ?-мезонные поля, и т. д.) – может быть виновником возникновения такой почти закрытой системы с микроскопической полной массой, микроскопическим конечным специфическим зарядом и микроскопическими внешними размерами.

Таким образом, в рамках общей теории относительности могут реализовываться системы с внешними микроскопическими параметрами (массой, зарядом, размерами) и внутренней структурой, которая представляется ультрамакроскопическим миром. Поражает возможность существования… автоматизма в образовании фридмонных ансамблей тождественных частиц.

Если бы Господь Бог по своему произволу начал творить вселенные с критической плотностью, вселенные, различные по числу галактик, по уровню существующих цивилизаций, по полному электрическому заряду, то через некоторое время Творец увидел бы вместо различных вселенных ансамбль тождественных микроскопических частиц – электростатических фридмонов…

Таким образом, перед нами объекты микромира типа элементарных частиц с удивительной внутренней макроскопической структурой. Возникает вопрос: не являются ли все так называемые элементарные частицы различными видами фридмонов?..

Но, отождествляя элементарные частицы с фридмонными системами, мы вступаем на путь гипотетических утверждений, с которыми пока не можем сопоставить соответствующую теорию элементарных частиц, хотя априори нельзя утверждать, что подобная теория принципиально не может быть построена. В случае успеха мы обладали бы в высшей степени последовательной концепцией всего сущего».

И далее автор заключает:

«Хотелось бы подчеркнуть, что, анализируя возможность существования таких объектов, мы не строили каких-то специфических гипотез, а исследовали различные ситуации в строгих рамках современной теории. Исследовали такие ситуации, для которых характерна не нарочитая надуманность и исключительность, а, наоборот, автоматизм возникновения и в данных условиях своего рода неизбежность…

С точки зрения изложенного выше не исключено, что окружающий нас мир представляет собой некий фридмон (вернее, фридмон в состоянии антиколлапса, в состоянии так называемой “белой дыры”). Это значило бы возможность существования “внешнего” по отношению к нашему фридмону пространства, с которым наш мир связан через горловинную сферу микроскопических размеров. Это значило бы, что для наблюдателя в “том пространстве” в его экспериментах наша Вселенная представляется объектом микроскопически малой массы с микроскопически малыми размерами».

…Оригинальная теория, спору нет. Но к чему был этот экскурс в физику середины ХХ века н. э.? А к тому, что тот же Анаксагор из V века до н. э. говорил: в каждой самой маленькой частице материи «существуют города, населенные людьми, обработанные поля, и светят солнце, луна и другие звезды, как у нас». Это он откуда узнал?

Ответ прост, и дал его Демокрит, который писал, что научные воззрения Анаксагора не придуманы лично им, а заимствованы у древних. Демокрит знал, что говорит! Его самого считают родоначальником атомистической теории (то есть теории о том, что все вещество состоит из атомов). При этом известно, что Демокрит учился у египтян. А кроме Египта он побывал в Индии и Вавилоне. И везде ума набирался… Возможно, именно в Индии ему рассказали, что все сущее состоит из мельчайших круглых частичек, которые, собираясь в различных сочетаниях друг с другом, образуют разные вещества. Люди смертны, но частицы эти вечны, после смерти человека они могут собраться в новое существо… А от египтян Демокрит узнал про истинное соотношение размеров Солнца и Земли (что Солнце больше Земли, несмотря на то что кажется маленьким) и про то, что Млечный Путь – не просто блеклая размазанная полоса на небе, а скопление гигантского количества звезд.

А вот Плутарху в Египте рассказали, что Луна составляет 1/72 долю от массы Земли. (Между прочим, европейцы вычислили соотношение масс Земли и ее спутника только в XVIII веке. Лаплас тогда показал, что Луна в 75 раз легче.)

В начале нашей эры, уже перед самым наступлением христианства (на науку!), греки выдвинули идею о множественности обитаемых миров. Задолго до Джордано Бруно. Они даже придумали теорию «кипящих вселенных»: «Следует полагать, что не только существуют одновременно многие миры, но и до начала нашей Вселенной существовали многие вселенные, а по окончании ее будут другие миры».

Греки действительно были очень умные. Но они стояли на плечах гигантов. Это во-первых. А во-вторых, все высокие достижения античности были забыты во времена средневекового одичания. Но быстро возникли вновь после нескольких столетий упадка и деградации – едва в них появилась практическая нужда. Средневековье забыло, Средневековье обрело…

И дальше мы видим уже сплошной неукротимый прогресс… Который быстро повторяет то, что уже было раньше. В XIII веке в Толедо открывается первая в Европе обсерватория. Любопытно, что в обсерватории этой плечом к плечу работали иудеи, мусульмане и христиане, и плодом их совместных усилий пользовались потом две сотни лет… Появляется целая плеяда гениев – Николай Кузанский, Джордано Бруно, Коперник, Кеплер, Тихон Браге, Ньютон, Эйнштейн…

Ой, Галилея забыл!.. Галилей изобрел телескоп, если кто запамятовал. Хотя за две тысячи лет до Галилея полированными стеклянными линзами баловались в Древнем Вавилоне.

К XV веку для повышения точности астрономических вычислений были рассчитаны новые тригонометрические таблицы – синусов и тангенсов. И если раньше затмения (читай: положения небесных тел) можно было предсказывать с точностью плюс-минус час, то теперь – с точностью до минут. И это была не избыточная точность, а точность для практической пользы… Что же вызвало к жизни бурный рост и расцвет точных наук в Европе? Какая практическая нужда?

Мореплавание! Только оно – главный потребитель астрономии и высокой математики. Астрономия на самом деле очень практичная вещь. Можно, конечно, говорить, что она была нужна древним для гадания и отправления таинственных религиозных культов. Но естественнее предположить, что астрономия была нужна для мореплавания в открытом океане… Точно так же можно сказать, что кофе нужен людям для гадания, а можно – что для питья. Выбор точки зрения оставляю на ваш вкус… А для лучшего усвоения вкусного сообщу, что именно эти, исправленные, тригонометрические таблицы синусов и тангенсов использовали при открытии Америки Колумб и Америго Веспуччи.

Колумб

И прогрессу средневековой науки, которая получила опору в виде практической надобности (мореплавания и торговли), не смогло противостоять даже христианство, как оно ни сжигало ученых, как ни третировало Галилея, как ни противилось внедрению гелиоцентрической системы… В 1616 году церковь официально запретила гелиоцентризм: «Утверждать, что Солнце стоит неподвижно в центре мира – мнение нелепое, ложное с философской точки зрения и формально еретическое, так как оно прямо противоречит Святому Писанию. Утверждать, что Земля не находится в центре мира, что она не остается неподвижной и обладает даже суточным вращением, есть мнение столь же нелепое, ложное с философской и греховное с религиозной точки зрения».

Против инакомыслящих начались репрессии, повсюду изымалась подрывная гелиоцентрическая литература. Цензор, пропустивший коперниковскую книгу в печать, был уволен, а защитник гелиоцентризма Галилео Галилей осужден и посажен. Чуть позже тюрьма была заменена для него вечной ссылкой, где ужасный мыслепреступник Галилей провел остаток своих дней.

Но остановить науку последователи Христа так и не смогли. Уже в XVII веке дерзкие ученые оценивают скорость света, открывают знаменитое красное пятно на Юпитере, определяют солнечный параллакс. Бессмертный Ньютон формулирует закон всемирного тяготения.

В XVIII веке Жорж Бюффон выдвигает гипотезу возникновения Земли из солнечного вещества… Это вызывает новый приступ ярости у последователей Христа, Бюффона заставляют письменно отречься от своего детища, но о кострах и ссылках речь уже не идет: ослабевающая из-за роста научных знаний церковь, которая может противопоставить фактам только сказки, брызжет слюной, но поделать ничего не может. Книга Бюффона пользуется у просвещенной публики огромным интересом, издается и переиздается.

Силами таких гигантов, как Эйлер, Лагранж, Клеро и Лаплас, была решена сложнейшая математическая задача – создана общая теория возмущений для решения задачи движения нескольких тел. Лаплас также придумал теорию движения спутников Юпитера. Казалось бы, какая от нее практическая польза? Подумаешь, спутники!.. Но именно эта теория легла в основу единственного на тот момент точного способа определения долготы на море. Хронометр был изобретен чуть позже и поначалу был крайне дорог, а прежние таблицы положения спутников Юпитера, составленные до лапласовской уточненной теории, быстро устаревали.

В конце того же века было открыто инфракрасное излучение Солнца. Иммануил Кант выдвигает идею конденсации космических тел из распыленной в пространстве материи. Эту гипотезу поддерживает математическими расчетами Лаплас. Конец века ознаменован невероятным подъемом, верой в науку, победами над географическим пространством планеты, его познанием и «оцифровыванием» – планета была поймана в авоську географических координат, ластик мореплаваний стирал белые пятна на карте. Моряки, вооруженные подзорными трубами, хронометрами, компасами, секстантами и астролябиями, храбро шли по океанам, не боясь пропасть, ибо у них под рукой всегда были звезды, точнейшие математические таблицы и великолепные зеркальные инструменты (тот же секстант) для определения своих координат.

В XIX веке изобретается спектральный анализ и определяется состав солнечного вещества, начинают фотографировать небесные тела, обнаруживаются солнечные циклы. К концу века канадец Флеминг предлагает разделить Землю на часовые пояса, и его предложение принимается развитыми странами. К тому времени планета картографирована уже почти вся, за исключением Антарктиды, которая в этом веке только была открыта.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.