Природа описывается формулами. Галилей. Научный метод - [21]

ПРОБЛЕМА ДОЛГОТЫ

Чтобы узнать наше точное местоположение на Земле, необходимо установить широту и долготу. Способ вычислить широту был известен с давних времен: ее значение, определяющее расстояние от полюса и экватора, можно было получить, например, высчитав высоту Солнца или угол, образуемый Полярной звездой с горизонтом (при помощи астролябии). Метода же вычисления долготы не существовало. Если мы будем двигаться на восток по прямой линии, то через каждые пройденные 15° долготы должны будем перевести стрелки часов на час назад, а при движении на запад — вперед. Поскольку местное время узнать легко исходя из высоты Солнца или расположения звезд, то вопрос о долготе сводится к тому, чтобы узнать время в другой точке, взятой в качестве ориентира. Возить с собой часы с маятником было невозможно, поэтому проблему долготы смогли решить только после изобретения Джоном Гаррисоном (1693- 1776) хронометра. Свой первый хронометр англичанин сделал в 1759 году. С 1884 года земной шар условно поделен на часовые пояса, напоминающие дольки апельсина, начиная от нулевого Гринвичского меридиана. Каждый часовой пояс отличается от другого на один час, то есть на 15° долготы.

Следующая сложность была сугубо технической: как узнать, что моряки правильно наблюдают затмения? Тогда Галилей сконструировал специальный прибор в виде перевернутого купола с телескопом, который должен был обеспечить неподвижность устройства во время наблюдения. Но эта попытка провалилась. Достаточно было легкого толчка, чтобы телескоп потерял равновесие, и спутники пропадали из фокуса. Ни один моряк даже при самом легком волнении не мог навести фокус и вычислить долготу. Галилей попробовал продать свое изобретение и даже устроил практические показы, на которых его помощник действительно отплывал на корабле, но ему так и не удалось убедить кого-либо в практической пользе устройства.

ВЕНЕРА, САТУРН... И УРАН?

Открытие фаз Венеры (в 1610 г.) оказало большое влияние на споры об устройстве мира. Эти фазы похожи на лунные, Венера также бывает растущей, полной, убывающей и снова полной. Объяснить их можно было, предположив, что иногда Венера находится за Солнцем и невидима с Земли, а иногда — перед Солнцем, и в зависимости от угла, который она образует с Землей, планета освещена по-разному. Галилею также удалось наблюдать Сатурн и его аномалии, которые он, однако, не смог интерпретировать как кольца. Ему показалось, что это были пятна в форме ручек, иногда внезапно исчезавшие. Вначале он подумал, что это могли быть спутники, но в конце концов отбросил эту идею. Недостаточная мощность телескопа не позволила ученому наблюдать кольца Сатурна, в определенные периоды года поворачивающиеся под таким углом, под которым становятся практически невидимыми с Земли.

Галилей не мог обнародовать свое открытие, не имея четкого представления о его сути. С другой стороны, чем дольше он тянул с публикацией, тем выше был риск, что его опередит другой астроном. Поэтому исследователь придумал способ, с помощью которого обеспечивал себе первенство открытия, ничего о нем не рассказывая: он отправил великому герцогу Тосканскому анаграмму, в которой была зашифрована новость, и предлагал остальным астрономам, в том числе Кеплеру, разгадать ее содержание, что было почти невозможно, учитывая количество доступных комбинаций. Анаграмма выглядела настоящей абракадаброй: SMAISMRMILMEPOETALEUMIBV NENUGTTAVIRAS.

Телескоп позволил Галилею совершить необыкновенные открытия, например спутники Юпитера. Рисунки, изображающие их, взяты из трактата «Звездный вестник».

Демонстрация на башне Сан Марко в Венеции военных возможностей, открываемых телескопом.

Через несколько месяцев Галилей раскрыл ее значение: ALTISSIMUM PLANETAM MERGIMINUM OBSERVAVI, что в переводе означает: «Я наблюдал, что высочайшая планета [по сравнению с Сатурном] была тройной».

Историк Стилман Дрейк (1910-1993) уверяет, что Галилей видел также и Уран, хотя и спутал его со звездой. Впоследствии Уран был открыт Уильямом Гершелем (1738-1822) в 1781 году. Дрейк пришел к такому выводу, внимательно изучив записи Галилея и заметив, что его заметки были сделаны в период, когда Уран должен был быть скрыт за Сатурном. И действительно, одна из звезд, нарисованных Галилеем, на самом деле является планетой Уран.

Дрейк также отмечал потрясающую точность наблюдений Галилея. По его мнению, ученый пользовался прибором, о котором говорил лишь вскользь и который был более подробно описан одним из его учеников. Это приспособление было очень простым и состояло из сетки, подвешенной на телескоп рядом с объективом. Таким образом, если смотреть одним глазом через окуляр, держа другой открытым, и не сводить взгляда с сетки, создавался эффект, похожий на тот, который возникает при использовании микрометрических инструментов с визуальными шкалами. Как объяснял сам Галилей, этот инструмент служил для «точного измерения интервалов и расстояний».

ГАЛИЛЕЙ, КЕПЛЕР И АНАГРАММЫ

Галилей дважды зашифровывал свои открытия в анаграммах, и Кеплер был одним из астрономов, заинтересованных в разгадке этих тайных посланий. Любопытно, что он нашел собственные интерпретации, которые, как впоследствии обнаружилось, также были верными. Анаграмма — это игра, в которой перемешанные случайным образом буквы надо поставить в нужном порядке, чтобы узнать скрытый в сообщении смысл. В первой анаграмме Галилея о Сатурне Кеплер расставил буквы следующим образом: Salve umbistineum geminatum martia proles, или «Привет вам, близнецы, Марса порождение». По мнению Кеплера, в открытии Галилея говорилось о двух спутниках Марса. Хотя его версия и была ошибочна, в 1877 году выяснилось, что у Марса действительно есть два спутника, Фобос и Деймос. Вторую анаграмму Галилей посвятил фазам Венеры: Наес immatura a me iam frustra lengunturoy, что дословно означает «Напрасно я прочел преждевременно». Кеплер нашел восемь возможных осмысленных прочтений, все они были неправильными и не соответствовали тому, что зашифровал Галилей. Удивительно, но Кеплер предложил и девятую интерпретацию: Macula rufa in jove est, gyratur mathem, etc, что в переводе означает «На Юпитере есть пятно, которое вращается математически». Сегодня все знают о пятне на Юпитере, но Кеплеру о нем ничего не было известно. Впервые пятно наблюдали в XIX веке.