Рождение миров

Закон всемирного тяготения

Однажды жарким летним днем Ньютон со своим другом Стекелеем сидели после обеда в саду и пили чай. Легкий ветерок шевельнул ветви яблони. Одно яблоко сорвалось с дерева и покатилось к ногам Ньютона.

Ньютон обратил внимание Стекелея на упавшее яблоко и сказал, что в дни его юности, почти точно в такой же обстановке, падение яблока навело его на мысль о тяготении. И это было более чем полвека назад — в 1664 году.

Тогда в Англии вспыхнула эпидемия чумы. Страх перед беспощадной болезнью заставлял людей покидать густо населенные города. Ньютон, учившийся в Кембриджском университете, уехал к себе на родину, в селение Вульсторп. Там он жил в полном одиночестве, поглощенный размышлениями о научных вопросах, волновавших ученых того времени. Решение этих вопросов составляло задачу века.

Одной из таких назревших научных проблем было исследование удивительной зависимости между временем обращения планет вокруг Солнца и их средним расстоянием. Эта зависимость была установлена Кеплером в 1618—19 годах, но какого-либо объяснения она тогда не получила. Кеплер предполагал, что от Солнца исходит некая сила, управляющая движениями планет по орбитам. Что она собой представляет, Кеплер не знал. Не знали этого и современники Ньютона. Многие из них подозревали, что загадочная «солнечная сила» родственна или подобна тяжести. Однако обосновать это предположение никто не мог.

Ньютон, поселившись в годы чумы на своей ферме, настойчиво искал пути к решению задачи. Его мысли были обращены к Луне. Ньютон старался понять, что заставляет нашего спутника подчиняться закону Кеплера и описывать возле Земли нескончаемые круги, почему Луна не может ни удалиться от Земли, ни упасть на нее.

И вот как-то раз, когда Ньютон сидел погруженный в свои мысли, его внимание привлекло яблоко, сорвавшееся с ветки.

— Почему яблоки, а также и все остальные предметы, падают всегда отвесно? — подумал Ньютон. — Почему не куда-либо в сторону, а только по направлению к центру Земли?

Значит, действительно, существует какая-то притягательная сила, присущая материи и сосредоточенная в центре Земли. А если эта сила свойственна всякой материи, то, очевидно, она должна соответствовать ее количеству. Чем массивнее, чем тяжелее тот или иной предмет, то есть чем больше содержится в нем частичек материи, тем сильнее будет его притяжение.

И Земля и яблоко состоят из материи. Следовательно, Земля притягивает к себе яблоко, а яблоко притягивает Землю — притяжение взаимно. Но Земля огромна, и ее притяжение велико, а яблоко мало, и его притяжение незаметно. И поэтому яблоко падает на Землю, повинуясь ее могучему притяжению.

То, что мы называем тяжестью тел или их весомостью, есть не что иное, как следствие тяготения Земли. Это тяготение пропорционально количеству частиц материи, заключенных в телах, или, иначе говоря, пропорционально массе тел.

Найдя правильный путь решения задачи. Ньютон продолжал свои рассуждения.

— Яблоко, сорвавшееся с ветки, упало на Землю. Точно так же оно упадет и с кровли дома, и с высокой башни, и с обрыва горы. Повинуясь тяготению, с гор скатываются камни и сбегают ручьи, из туч выпадает град, снег, дождь. Значит тяготение Земли распространяется выше всех башен, гор, выше туч.

Конечно, чем дальше от Земли, тем ее тяготение должно становиться все слабее и слабее, оно несомненно убывает с расстоянием, но нигде не исчезает совсем. Хотя Луна далека, но тяготение Земли безусловно достигает ее, и именно оно удерживает Луну на ее орбите!

Если это предположение правильно, то оно может быть проверено вычислением. Сила тяжести на поверхности Земли известна. Известно было во времена Ньютона и расстояние до Луны — оно равняется 60 земным радиусам. Но о величине земного радиуса в распоряжении ученых тогда не было надежных и проверенных данных. Ньютон воспользовался результатами весьма неточных измерений Земли, выполненных в 1635 году, и принял земной радиус равным 5500 километрам.[2] Он погрузился в вычисления, с тем чтобы определить, чему равна сила земной тяжести на расстоянии Луны, и узнать, достаточна ли она, чтобы удерживать Луну на ее орбите.

Но неверные исходные данные привели к ошибочному результату. Ньютон отложил свою работу.

Прошло несколько лет. В 1671 году были опубликованы новые, более точные сведения о размерах земного шара. Эти сведения стали известны Ньютону, и он немедля повторил свои вычисления.

Сила тяжести на поверхности Земли такова, что каждое свободно падающее тело проходит в первую секунду 4,89 метра. Луна находится от Земли на расстоянии 60 земных радиусов, то есть она расположена в 60 раз дальше от центра земного шара, чем предметы, лежащие на его поверхности.

Ньютон нашел, что сила тяжести убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. Иначе говоря, если увеличить расстояние вдвое, то сила тяжести ослабеет вчетверо, а при увеличении расстояния втрое, она ослабеет в девять раз. Вчетверо дальше — в шестнадцать раз слабее, а в 60 раз дальше — в 3600 раз слабее.

Если это предположение правильно, то на расстоянии Луны свободно падающее на Землю тело пройдет в первую секунду не 489 сантиметров, а в 3600 раз меньше, т. е. 0,1359 сантиметра.

Ньютон вычислил, как велико в действительности ежесекундное отклонение Луны от прямого пути, и у него получилось число, очень близкое к 0,1359. Это доказывало, что земное тяготение и на самом деле убывает обратно пропорционально квадрату расстояния и, достигая Луны, оно удерживает Луну на ее орбите.

Орбиты небесных тел

Не будь тяготения, Луна полетела бы по прямой линии, постепенно удаляясь от Земли. Но Земля и Луна притягиваются друг к другу. Тяготение заставляет Луну «падать» на Землю. Но в каждую секунду своего падения Луна проходит по направлению к Земле ровно столько, на сколько она удалилась бы от нее, двигаясь прямолинейно. В результате сложения двух движений — поступательного и падения — образуется движение по замкнутой кривой линии. И поэтому Луна не может покинуть Землю. Тяготение невидимым канатом приковывает Луну к Земле, заставляя ее обращаться вокруг нашей планеты.

У камня, брошенного человеческой рукой, и у пули, выпущенной из винтовки, в полете тоже происходит сложение двух движений — поступательного и падения. И в результате этого линия полета пули — ее «орбита», или, как принято называть — ее траектория, имеет форму кривой линии. В конце своего полета и камень и пуля падают на землю.

Луна же упасть на Землю не может, так как кривизна ее «траектории» — орбита — почти в точности соответствует кривизне поверхности земного шара. Поэтому Луна, «падая» на Землю, не приближается к ней, — она движется параллельно земной поверхности — и можно сказать, что она «падает не падая».

Под влиянием тяготения Земли Луна отклоняется от прямого пути, но к Земле не приближается, так как лунная орбита почти параллельна земной поверхности.

Мысль о возможности такого своеобразного падения Ньютон пояснил с помощью воображаемого опыта с пушкой.

На вершину холма поставим пушку, ее ствол направим строго горизонтально и вообразим, что Земля имеет форму совершенно правильного шара, что она не вращается вокруг своей оси, что воздух никакого сопротивления нашим снарядам не оказывает, а пушка позволяет применять неограниченно мощные заряды.

Начнем стрелять. При начальной скорости около тысячи метров в секунду и высоте холма в 122,25 метра снаряд пролетит 5 километров и под влиянием земного тяготения упадет на землю.

Следующий выстрел произведем более сильным зарядом, и, очевидно, второй снаряд пролетит дальше первого. Будем постепенно увеличивать пороховые заряды, наращивая с каждым выстрелом скорость снаряда и тем самым увеличивая дальность его полета.

Допустим, что дуло пушки направлено на север — наши снаряды, пролетая все дальше и дальше, рвутся в полярной тундре, среди арктических льдов, они проносятся над Северным полюсом, падают в районе Берингова пролива. Мы продолжаем увеличивать заряды, и снаряды начинают достигать экватора, перелетают через него, проносятся над Южным полюсом…

Опыт с пушкой.

Наконец, при скорости около 7900 метров в секунду снаряд облетит вокруг Земли и ударится о южный склон нашего холма.

Если же мы придадим снаряду скорость, равную 7912 метрам в секунду, то через 1 час 24 минуты и 16 секунд снаряд пролетит мимо пушки и станет вечно летать вокруг Земли, как ее маленький спутник, как ее вторая Луна. При такой скорости путь снаряда получится круговым — в каждую секунду полета снаряд будет падать по направлению к Земле на столько сантиметров, на сколько он удалился бы от нее, двигаясь прямолинейно, то есть он будет «падать не падая».

Продолжим наш опыт, еще более увеличим заряды, и с каждым выстрелом наша планета станет приобретать нового спутника, но орбиты этих искусственных маленьких лун получатся уже не круговые, а овальные, то есть имеющие форму эллипсов. И чем больше будет скорость снарядов, тем сильнее окажется вытянутость этих эллипсов.

Скорость движения Луны по ее орбите как раз такова, что Луна описывает вокруг Земли слабо вытянутый эллипс. Земля и все остальные планеты, астероиды и многие кометы тоже обращаются вокруг Солнца по эллипсам. Это доказывает, что и Солнце обладает силой притяжения, которая убывает с расстоянием и удерживает всех членов солнечной семьи на их орбитах.

Разрезая конус под различными углами к основанию, получают одну из четырех кривых: круг, эллипс, параболу и гиперболу. Цели разрез параллелен основанию, то получается круг; если разрез параллелен образующей конуса — парабола.

Продолжим дальше наш опыт и еще увеличим скорость снарядов. С каждым выстрелом снаряды будут описывать в пространстве около Земли все более и более удлиненные эллипсы, и, наконец, при начальной скорости в 11 200 метров в секунду снаряд покинет Землю и более никогда не вернется на нее. Он полетит уже не по эллипсу, а по кривой линии, которая называется параболой. При еще больших скоростях снаряд будет двигаться по одной из ветвей кривой линии другого вида, называемой гиперболой.

Все небесные тела в зависимости от их скорости движутся по кривым одного из этих видов — по эллипсам, параболам или гиперболам. Орбиты планет — почти круги, орбиты астероидов и многих комет — эллипсы, орбиты некоторых комет — параболы, среди метеоритов, бороздящих ночное небо золотыми искрами, есть такие, которые двигались до своей встречи с Землей по гиперболам.

Величина силы тяготения

Закону тяготения подчиняется каждая частица материи. Благодаря притяжению Земли с гор сбегают ручьи, подброшенные камни падают только вниз, легкий и подвижный воздух не разлетается в пространстве.

Притяжение Луны подымает морские воды двумя огромными валами, и они прокатываются по всем морям и океанам, образуя грозное явление прилива. А притяжение Земли удерживает Луну на ее орбите. Все планеты с их спутниками, хвостатые кометы, малютки-астероиды и мелкие камешки-метеориты обращаются вокруг Солнца. Все в мире скреплено, связано прочными узами взаимного притяжения — оно всюду и везде, и даже далекий Сириус оказывает свое влияние на Землю.

Однако в повседневной жизни мы ощущаем только притяжение Земли, совершенно не замечая притяжения предметов друг к другу. Пешеходы на улице не притягиваются к зданиям, мимо которых они проходят. Автобусы, троллейбусы и трамваи свободно встречаются и разъезжаются, не испытывая никакого притяжения друг к другу. Птицы пролетают возле гор, не притягиваясь к ним.

Силы, возникающие в этих случаях, оказываются слишком незначительными, чтобы их можно было заметить. И это показывает сравнительно простой расчет.

Законом тяготения установлено, что каждые две частицы материи притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Этот закон может быть выражен в виде математической формулы такого вида: F = K(М₁М₂)/r².

Буквой F обозначена искомая сила тяготения. М₁М₂ — массы тел, r — расстояние между центрами тяготеющих масс, К — коэффициент, называемый постоянной тяготения.

Канат, способный заменить силу тяготения между Землей и Луной, должен иметь толщину в 500 километров.

Проделав множество опытов, ученые установили, что две частицы, каждая весом по одному грамму, помещенные на расстоянии одного сантиметра друг от друга, притягиваются с силой, равной 1/15 000 000 миллиграмма. Это и есть К — постоянная тяготения.

Пользуясь формулой закона, высчитаем, чему равна сила тяготения между двумя автобусами.

Автобусы весят по 9 тонн, т. е. 9 000 000 граммов. Расстояние между ними 3 метра = 300 сантиметров.

F = K(М₁М₂)/r² = 1/15 000 000 x (9 000 000 x 9 000 000)/3002 = 60 мг, то есть 60 миллиграммов.

Сила тяготения, возникающая между двумя автобусами, исключительно ничтожна. Чтобы преодолеть ее, нужно приложить столь же ничтожное усилие. Оно немногим больше того усилия, которое надо приложить к паутине, чтобы разорвать ее. Ясно, что сила притяжения между двумя автобусами совершенно незаметна.

Несколько иной результат получится, когда попробуем наглядно представить себе величину силы тяготения, связывающей Землю и Луну.

Масса Земли — 5,95·10²⁷ граммов. Масса Луны — 7,33·10²⁵ граммов. Расстояние между Землей и Луной — 3844·10⁷ сантиметров.

Выполнив соответствующие действия, получим, что сила тяготения между Луной и Землей примерно равна 20 миллионам миллиардов тонн. Если мысленно заменить силу тяготения тросом, свитым из капроновых нитей или из стальной проволоки, предназначенной для рояльных струн, то понадобится трос толщиной в 500 километров.

Сила же, удерживающая Землю на ее орбите возле Солнца, еще больше. В этом случае трос должен иметь в толщину 6700 километров! Это половина земного поперечника!

Однако как ни велика эта сила, но она сдвигает Землю по направлению к Солнцу только на 3 миллиметра в секунду, тогда как вдоль по орбите Земля пролетает в одну секунду 30 километров.

30 километров и 3 миллиметра!

Вопрос о первом толчке

Ньютон нашел причину, заставляющую Землю двигаться по направлению к Солнцу со скоростью около 3 миллиметров в секунду — «улиточным шагом».

Но что же заставило Землю помчаться по инерции вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду? Что подтолкнуло ее?

Так возник вопрос о «первом толчке», о причине, вынудившей планеты обращаться вокруг Солнца. И этот «проклятый» вопрос преследовал ученых на протяжении почти что трех столетий. Астрономы, философы, математики пробовали по-разному отвечать на него и неизменно ошибались.

Настоящее научное решение вопроса о «первом толчке» было найдено только в нашу эпоху, советскими учеными, вооруженными марксистской философией — диалектическим материализмом.

Ньютон его решить не мог, да и не хотел.

В биографии Ньютона есть одна характерная особенность. Все крупнейшие ученые Западной Европы в XVI и XVII веках не могли ладить со служителями церкви. Книги Коперника беспощадно истребляли, Кеплер скитался из города в город, Галилей последние годы жизни провел в заключении, Джордано Бруно сожгли на костре, Роджер Бекон писал свои труды в темнице, сочинения Рене Декарта были запрещены.

Ньютон же по сравнению с другими учеными подвергался только небольшим нападкам со стороны религии. Он жил, окруженный почетом и славой. «Отцы» церкви его не трогали, потому что на вопрос о «первом толчке» Ньютон дал ответ, достойный не великого ученого, а невежественного монаха.

Ньютон решал эту задачу уже на склоне лет, ему изменила ясность мысли, он перестал стремиться к строгим научным доказательствам и удовлетворился простейшим допущением: так сделал бог. Бог дал планетам первый толчок и заставил их кружиться вокруг Солнца.

Ньютон не заметил чудовищного противоречия в своих рассуждениях — он вынудил бога бороться с силой тяготения. Мало того, по мнению Ньютона движение планет по орбитам должно постепенно замедляться, и бог, чтобы не допустить гибели планет, якобы время от времени выходит из своей обители и подталкивает планеты — заводит «пружину» Вселенной, как часовщик заводит часы.

Другие ученые высмеивали эту смешную и нелепую гипотезу. Один из ученых того времени писал: «Ньютон и его приверженцы имеют крайне забавное представление о божественном творении. С их точки зрения бог должен время от времени заводить свои „мировые часы“, — в противном случае они перестанут действовать».

Настоящие ученые согласиться с Ньютоном не могли. Его закон тяготения и законы движения получили всеобщее признание, а гипотеза о «божественном первом толчке» была отвергнута.

Ученые стали искать другого решения.

Судьба гипотезы Бюффона

В начале зимы 1680 года на небе появилась огромная комета. Ее видели днем при ярком свете Солнца, а ночью она соперничала с Луной, заливая Землю зеленоватыми лучами. Сверкающий хвост этой кометы раскинулся на полнеба, пугая невежественных людей. Это была одна из величайших комет, которую только приходилось наблюдать людям.

Русский наблюдатель отметил тогда в летописи: «Лета 7189 декабря в 14 день, в 1 часу ночи, явился на западе от звезды столп велик, кверху широк и высок, светел яко луч видением дневного света образ, и ходила та звезда с сиянием генваря до 31 числа, а ходила за солнцем».

В полдень 18 декабря хвостатая гостья пролетела возле Солнца на расстоянии, равном всего лишь одной трети солнечного радиуса — в тот день она была в 650 раз ближе к Солнцу, чем Земля.

Комета вызвала живейший интерес среди ученых. Она была первой кометой, к которой применили только что установленный закон тяготения. Ньютон вычислил ее орбиту и доказал, что кометы, так же как и планеты, движутся в пространстве, повинуясь притяжению Солнца.

Шестьдесят пять лет спустя зоолог Жорж Бюффон, изучая труды Ньютона, натолкнулся на описание кометы 1680 года. Его поразило, что комета почти вплотную подошла к Солнцу. 1/3 солнечного радиуса составляет примерно 230 тысяч километров. — Это в полтора раза меньше расстояния от Земли до Луны. Еще немного, и комета ударилась бы о Солнце.

Бюффон мысленно нарисовал картину небесной катастрофы.

С каждой секундой ускоряя бег, огромная комета мчится к Солнцу. С невероятной силой она врезается в огненный океан. На Солнце вздымаются гигантские волны. Брызги солнечного вещества, окруженные клубами раскаленных газов, разлетаются в стороны.

Происхождение планет по гипотезе Бюффона.

Солнце, прежде неподвижное, получив удар, направленный вкось, начало вращаться вокруг своей оси.

Вещество, вырванное из Солнца кометой, частично упало обратно, частично рассеялось в пространстве, а самые крупные куски и капли начали обращаться вокруг Солнца в виде огненно-жидких шаров различной величины. Остывая, эти шары стали планетами. Солнце обзавелось семейством спутников.

Бюффон искал подтверждения своей гипотезе. Он накаливал в лабораторной жаровне металлические и каменные шары различного размера, а затем наблюдал, с какой скоростью они остывают. Основываясь на этих опытах, ученый высчитал, что шар величиной с Землю должен был охлаждаться не менее 75 тысяч лет.

Свою гипотезу Бюффон опубликовал в 1745 году. В истории науки это была первая «катастрофическая» гипотеза, то есть гипотеза, рисующая происхождение планет как результат космической катастрофы.

Ученым тогда еще не было известно, что кометы — это не твердые тела, подобные пушечным ядрам, а всего лишь — каменисто-песчаные тучи. Бюффон не знал, что кометы только кажутся огромными, на самом деле их массы ничтожны. Падение кометы на Солнце — происшествие не более грозное, чем гибель ночной бабочки в пламени костра.

Да и вещество Солнца не жидкое, а газообразное. Планеты так, как это предполагал Бюффон, образовываться не могут. Его гипотеза не выдерживает сколько-нибудь серьезной критики.

Однако все эти недостатки нельзя ставить в вину Бюффону. Он жил в середине XVIII века — на рассвете современной астрономии и в эпоху неограниченного владычества церкви.

Брешь в средневековом мировоззрении

Несмотря на ошибочность, гипотеза Бюффона была самой первой попыткой объяснить происхождение планет и определить их возраст. Бюффон первым среди ученых отверг «божественный первый толчок» и изобразил рождение планет как результат действия сил природы.

И это встревожило всех церковников и религиозных ученых.

— Бюффон отрицает день творения! — возмущались церковники. — Он утверждает, что Земля создана не богом, а какой-то кометой. Он осмеливается оспаривать библию, в которой сказано, что Земля сотворена 7260 лет назад. Бюффон — безбожник! Бюффон — еретик!

И они требовали сурового наказания ученому.

С Бюффоном повторилась история Галилея. В 1751 году под угрозой жестоких кар Бюффон подписал отречение от своей гипотезы.

Через четыре года после отречения Бюффона в Германии вышло из печати произведение неизвестного автора под пышным названием: «Всеобщая естественная история и теория неба или исследование об устройстве и механическом происхождении всего мироздания, построенное на основе принципов Ньютона».

На страницах этой книги анонимный автор развернул перед читателями грандиозную картину возникновения, развития и гибели миров.

По его мысли, исходным началом всего существующего был бог. Он сотворил материю и сообщил ей свойство закономерно организовываться и развиваться. После этого бог перестал вмешиваться в дела созданной им материи — «почил от трудов своих». Поэтому в дальнейшем изложении автор считает участие сверхъестественных сил излишним — мир развивался только благодаря присущим ему законам.

Первозданная материя вначале находилась в состоянии хаоса — беспорядочной, неорганизованной и неподвижной массы мельчайших частичек-пылинок, заполнявших огромное пространство Вселенной.

Состояние хаоса длилось только одно мгновение. Сила тяготения привела в движение всю материю Вселенной. Отдельные крупные и плотные частички и комки стали притягивать к себе другие более мелкие и неплотные пылинки.

В Хаосе возникли многочисленные центры сгущения. Вокруг этих центров скапливалось вещество, оно постепенно уплотнялось, и в пространстве образовывались громадные, сильно разреженные шары.

В этом месте своей книги неизвестный автор высказывает весьма важную и ценную мысль. Он пишет, что природа кроме тяготения имеет в запасе еще и другие силы — силы отталкивания. Они, например, обнаруживаются в упругости паров, в рассеивании сильно пахнущих летучих веществ, в расширении всякого рода газов и тому подобных явлениях. И именно в результате «борьбы этих сил с притяжением происходит то движение, в котором заключается длительная жизнь природы», — писал автор «Всеобщей естественной истории».

Действительно, всем явлениям природы свойственны внутренние противоречия, все в мире имеет свои положительные и отрицательные стороны, и всякое развитие порождается борьбой противоположных сил.

«Развитие есть „борьба“ противоположностей», — писал В. И. Ленин.

Опираясь на мысль о возможности борьбы между притяжением и отталкиванием, автор космогонической гипотезы предположил, что частицы, падавшие к центру сгущения, встречали на своем пути другие частицы, сталкивались с ними, отскакивали в сторону, отклонялись от прямолинейного движения. Таким образом их отвесное падение преобразовывалось в круговое движение, охватывавшее центр падения.

В конце концов большинство частиц упало на ядро сгущения, а остатки начали обращаться вокруг этого ядра. Их пути в пространстве перекрещивались, и частицы постоянно сталкивались между собой. Бесчисленные соударения неминуемо выравнивали и округляли их орбиты. И в результате — часть пылинок отсеялась и попала на комок центрального тела, а остальные выровняли свои орбиты так, что перестали мешать друг другу, они получили возможность двигаться по параллельным, круговым путям.

Среди частиц, летавших вокруг ядра, имелись и более крупные и более плотные частицы. Мелкие падали или прилипали к крупным, образовывались комки или сгустки вещества. Эти комки послужили ядрами будущих планет. Планеты, образовавшиеся из отдельных пылинок, продолжали двигаться в том же направлении и с той же скоростью, с какой двигались породившие их частицы.

Более далекие от центрального ядра частички, по мнению автора гипотезы, обязательно должны были двигаться быстрее, они как бы забегали вперед, обгоняя частицы, летавшие ближе к ядру — Солнцу. Однако разорваться такой клубок не мог: его скрепляло тяготение, и из сочетания двух движений возникло вращение.

Клубки, кружившиеся вокруг Солнца, стали вращаться вокруг осей в ту же сторону, в какую они двигаются по орбитам.

Эти сгустки первобытного вещества с течением веков превратились в планеты.

Последние остатки вещества, которые не успели присоединиться к планетам и не упали на Солнце, продолжали летать по сильно вытянутым орбитам и стали кометами.

Возле планет роились другие еще более мелкие сгустки вещества. Их пути тоже округлялись и упорядочивались. Эти клубки, уплотнившись, сделались спутниками планет — их лунами.

Около Сатурна мелкие частички не смогли собраться в клубки и не образовали луну. Они остались в виде плоского кольца, украшающего планету.

Автор этой гипотезы думал, что Земля, подобно Сатурну, тоже имела когда-то кольцо. Но состояло оно из капелек воды. Пролетевшая мимо комета разбила водяное кольцо, и на Землю хлынули потоки воды — случился всемирный потоп, о котором рассказывает библейское предание.

Размышляя о судьбах миров, автор пришел к мысли, что все планеты со временем упадут на остывающее Солнце и дадут ему горючий материал для нового воспламенения. Солнце раскалится настолько, что снова рассеется в пространстве и породит новый Хаос, из которого возникнут новое солнце и новые планеты.

«Если мы через всю бесконечность времени и пространства проследим этот феникс природы, который лишь затем сжигает себя, чтобы вновь молодым возродиться из пепла, то дух наш, размышляя об этом, погружается в глубокое удивление», — так писал автор этой величественной и всеобъемлющей гипотезы.

Несколько лет спустя после выхода книги имя автора «Всеобщей истории и теории неба» стало известным. Он оказался домашним учителем из Кенигсберга и начинающим философом — Иммануилом Кантом.

Впоследствии И. Кант стал одним из крупнейших философов-идеалистов, главой многочисленной школы учеников и последователей.

В гипотезе Канта очень много ошибочного, неправильного и даже курьезного. Кант глубоко заблуждался, думая, что материя даже одно мгновение может находиться в покое, то есть быть лишенной движения.

Движение неотъемлемо от материи. Нет и быть не может материи без движения, также не может быть движения без материи. Они неотделимы друг от друга. Недвижущаяся материя — такая же бессмыслица, как белая сажа. Точно также Кант ошибался, думая, что движение может возникнуть из ничего.

Современник Канта, гениальный русский ученый М. В. Ломоносов понимал явления природы гораздо яснее и глубже Канта.

Почти одновременно с кенигсбергским философом Ломоносов открыл и доказал всеобщий закон природы — закон сохранения материи и движения: из ничего не может возникнуть что-то. К этому открытию Ломоносова привело его материалистическое мировоззрение.

Кант был идеалистом. Его мировоззрение, подобно кривому зеркалу, искажало подлинную картину природы. Он не понимал многих простых истин. В заглавии своей книги Кант написал, что его теория построена на основе законов Ньютона. В действительности же он мало придерживался этих законов, потому что не уяснил их сущности.

Ньютон доказал, что «каждое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока какая-либо сила не выведет его из этого состояния». Это положение Ньютона известно под названием закона инерции.

Кант думал иначе, — по его мнению, прямолинейное движение частиц, устремившихся к центру Солнца, могло каким-то неведомым способом превратиться в круговое движение планет по их орбитам.

Ведь в картине, нарисованной Кантом, все частички первобытного Хаоса устремляются к центру падения; все они движутся в одном направлении, если даже скорость их падения будет неодинакова, то столкновения между ними не породят свободного кругового движения.

Высказав правильную мысль о борьбе притяжения и отталкивания, Кант все же не понял, что в данном случае силы отталкивания могли только замедлить падение, но отнюдь не послужить причиной кругового движения планет по их орбитам. При этом совершенно очевидно, что орбитальное движение планет могло оказаться направленным как справа налево, так и слева направо. Но оно почему-то получило направление именно справа налево. Один из древнегреческих философов, Аристотель, объяснял это тем, что движение справа налево более «благородно», но Кант даже такого объяснения не дал. Он заставил свою туманность вращаться справа налево, сам не зная почему.

Еще более необоснована попытка объяснить и подтвердить библейское предание о потопе.

Геологи хорошо изучили напластования земной коры и доказали, что никогда никакого всемирного потопа не было.

Случалось, что отдельные участки суши постепенно опускались ниже уровня моря или же, наоборот, часть морского дна обнажалась, превращаясь в сушу. Такие изменения происходили раньше, происходят они и в настоящее время, например, территория Голландии опускается, Скандинавский и Кольский полуострова, Ленинград и берега Балтийского моря подымаются. Эти обычные явления — результат действия внутренних горообразующих сил.

Случались также годы с необычайно сильными весенними паводками и исключительной многоводностью рек. Например, в 2297 году до начала нашей эры две великие реки Китая, Хуанхэ и Янцзы, разлились так, что их дельты представляли одно целое. Была затоплена огромнейшая территория. В течение многих лет после этого наводнения китайцы рыли каналы, освобождая землю от последствий этого потопа. Такое же многоводье и буйный разлив произошел в Китае в VI веке до нашей эры. В это же столетие наша Аму-Дарья так была полноводна, что, как предполагают некоторые ученые, она вливала свои воды в Каспий.

В 2355 году до нашей эры произошел грандиозный разлив Тигра и Евфрата, и долина, разделяющая эти реки, была затоплена. Это событие и послужило причиной, породившей библейское предание о «всемирном потопе».

Кант считал, что бог «воспламенил» Хаос в одной точке, и его творение, начавшись в этой точке, непрерывно расширяясь, стало постепенно охватывать всю Вселенную. По его гипотезе, сотворение мира не закончилось, оно происходит и в наши дни, но совершается уже где-то очень далеко и постепенно уходит от нас еще дальше. Эту идеалистическую выдумку Канта подхватили и усовершенствовали наиболее реакционные представители буржуазной науки, которые создали гипотезу «расширяющейся Вселенной».

Неверна также фантастическая картина гибели мира, нарисованная Кантом. Планеты упасть на Солнце не могут, так как не существует силы, способной «столкнуть» планеты с их орбит.

Ошибок подобного рода у Канта много.

Но наряду с ними кенигсбергский философ высказал очень ценные мысли. Он указал, что Луна, вызывая на Земле морские приливы, тем самым замедляет вращение земного шара. Приливные валы катятся по поверхности моря навстречу вращению нашей планеты и поэтому действуют подобно тормозным колодкам.

Кант утверждал, что если планеты складываются из частиц, летающих вокруг Солнца по самым различным орбитам, то эти частицы, объединяясь в планеты, одновременно осредняют, округляют свои орбиты. И в результате суммирования разнородных орбит получаются почти круговые орбиты планет.

Все эти идеи Канта вошли затем в другие космогонические гипотезы.

Но не это составляет главное достоинство его гипотезы.

Кант, так же как и Ломоносов, сумел подняться над уровнем тогдашней науки, высказать положения, которые резко противоречили косным, реакционным воззрениям ученых XVIII века.

Фридрих Энгельс, создавший вместе с Карлом Марксом основы современной, подлинно научной материалистической философии, в своем замечательном произведении «Диалектика природы» дал краткий очерк состояния науки в середине XVIII века.

«…что особенно характеризует рассматриваемый период, так это — выработка своеобразного общего мировоззрения, центром которого является представление об абсолютной неизменяемости природы».

Согласно этому взгляду, природа, каким бы путем она сама ни возникла, раз она уже имеется налицо, оставалась всегда неизменной, пока она существует. Планеты и спутники их, однажды приведенные в движение таинственным «первым толчком», продолжали кружиться по предначертанным им эллипсам во веки веков или, во всяком случае, до скончания всех вещей. Звезды покоились навеки неподвижно на своих местах, удерживая друг друга в этом положении посредством «всеобщего тяготения». Земля оставалась от века или со дня своего сотворения (в зависимости от точки зрения) неизменно одинаковой.

«…В природе отрицали всякое изменение, всякое развитие… Для естествоиспытателей рассматриваемого нами периода он (мир — М. И.) был чем-то окостенелым, неизменным, а для большинства чем-то созданным сразу. Наука все еще глубоко увязает в теологии. Она повсюду ищет и находит в качестве последней причины толчок извне, необъяснимый из самой природы».[3]

И вот в эту сумрачную застойную эпоху вышли из печати произведения Канта и Ломоносова.

Кант своей гипотезой пробил брешь в окостенелом мировоззрении. Он заявил: «Дайте мне материю, и я покажу вам, как из нее должен образоваться мир». Кант первым среди философов стал утверждать, что наша Земля, Солнце и звезды не есть что-то неизменное, существующее в незыблемом виде. Наоборот, мир развивается, изменяется под действием сил и законов природы. Эти изменения происходят не по воле бога-творца, а в силу свойств, присущих материи.

Из гипотезы Канта следовало, что наша планета не всегда была такой, какой мы видим ее в настоящее время.

М. В. Ломоносов в отличие от Канта был последовательным материалистом и в своем произведении «О слоях и внутренностях земных» высказывался об изменяемости природы еще определеннее:

«…твердо помнить должно, что видимые телесные на Земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от создания, как ныне находим; но великие происходили в нем перемены…

…напрасно, многие думают, что все как видом сначала творцом создано.

…Таковые рассуждения весьма вредны приращению всех наук, следовательно и натуральному знанию шара земного, а особливо искусству рудного дела, хотя оным умникам и легко быть философами, выучась наизусть три слова: бог так сотворил; и сие дая в ответ вместо всех причин».

Идеи Ломоносова и Канта о непрестанном развитии были чужды тогдашней науке, они резко противоречили устоявшимся понятиям, отвергали окостенелое мировоззрение.

Если бы астрономы, геологи, географы, физики, биологи тогда восприняли основные идеи Ломоносова и Канта, наука не задержалась бы на одном месте почти на целое столетие.

Но, к сожалению, и гипотеза Канта и сочинения Ломоносова остались незамеченными. Сторонники косного ограниченного учения о неизменяемости природы применили сильное орудие — молчание. Никто не выступал против гипотезы Канта, никто не сказал ни одного слова в защиту ее. Книги похоронили на дальних полках библиотек. Гипотеза Канта пробыла в безвестности около ста лет.

Первый русский космогонист

В 1797 году в Петербургскую Академию наук поступила рукопись, называвшаяся «История о происхождении Вселенной». Это было самое первое в России сочинение по космогонии. Его автор, двадцатилетний юноша, Николай Данилович Ертов служил приказчиком в лавке одного из петербургских купцов и увлекался естественными науками. Отдавая весь свой досуг книгам, Ертов самоучкой достиг основательных познаний. Он прочел многие произведения Ломоносова, Вольтера, Ньютона, Лейбница, Эйлера, Бюффона и др.

Особое его внимание привлекла космогоническая гипотеза Бюффона. Однако астрономические познания Ертова помогли ему очень критически отнестись к умозаключениям Бюффона. Ертов прекрасно понимал, что комета не может «отшибить у Солнца край», она просто упадет на Солнце и утонет в его огненной пучине.

Заинтересовавшись космогонией, Ертов перечитал все, что можно было достать по этому вопросу в Петербурге. Но нигде, ни в одной из книг он не нашел убедительного, правдоподобного объяснения того, как произошла Земля.

Лейбниц считал, что планеты — это погасшие звезды, но он ничего не говорил о том, каким образом бывшие звезды заняли свои места в солнечной системе и почему они стали обращаться вокруг Солнца.

Ньютон объяснял орбитальное движение планет божественным толчком. Ертову, как ревностному почитателю и последователю Ломоносова, было противно подобное объяснение.

О гипотезе Канта Ертов ничего не знал, так как тогда книга Канта еще не была переведена на русский язык, да и в самой Германии никто космогонией Канта всерьез не интересовался.

Гипотезу Бюффона, как совершенно необоснованную, Ертов считал «философическим, прекрасно написанным романом».

Убедившись в бесплодности своих поисков, Ертов решил самостоятельно объяснить происхождение мироздания. В основу своих рассуждений он положил атомистическую теорию Ломоносова и теорию тяготения Ньютона и создал гипотезу, до некоторой степени похожую на гипотезу Канта.

Миры, по представлению Ертова, образовались соединением мельчайших телец-элементов, но это были не кантовские частицы неопределенных размеров и с различными свойствами, а атомы, по сравнению с которыми «пылинки представляются огромными телами». Следуя Ломоносову, Ертов утверждал, что все свойства и особенности небесных тел объясняются свойствами атомов.

Точно так же, вслед за Ломоносовым, Ертов считал, что все видимое нами не остается незыблемым, а непрестанно развивается и изменяется, что законы природы едины во всей Вселенной, и никогда не бывает действия без причины.

Рождение миров, по мысли первого русского космогониста, происходило в борьбе сил притяжения и отталкивания, эта борьба создала все видимое нами разнообразие небесных светил и упорядочила движение планет в солнечной системе.

Академия наук гипотезу Ертова не одобрила и вернула рукопись автору. Это не обескуражило юношу, и он решил издать ее самостоятельно. В течение трех лет Ертов написал и издал весьма обстоятельную энциклопедию астрономических знаний под названием: «Начертания естественных законов происхождения Вселенной». Основную часть этого сочинения составляла космогоническая гипотеза автора.

Произведение Ертова пользовалось успехом у читающей публики, и в 1805 году оно было переиздано в сокращенном и переработанном виде. Ертов самым решительным образом повычеркивал из книги все упоминания о боге. Через 6 лет понадобилось новое издание, а еще через 9 лет, в 1820 году, «Мысли о происхождении и образовании миров» вышли из печати в четвертый раз.

Деятельность Н. Д. Ертова и успех его книг вызвали недовольство царского правительства и в первую очередь министра просвещения. Министром просвещения был тогда А. Н. Голицын, который по словам Пушкина

Голицын распорядился, чтобы цензоры вычеркивали из печатающихся книг всякое упоминание о происхождении мира. Вскоре последовало новое распоряжение: университетским профессорам было запрещено рассказывать в своих лекциях о происхождении и древности земного шара.

На протяжении почти что целого столетия после Ертова в России не появлялось более ни одного самостоятельного и мало-мальски крупного сочинения по космогонии. Нарушить этот запрет осмелился в 1915 году гениальный ученый-самородок Константин Эдуардович Циолковский.

Подлинную и полную свободу научного творчества и возможность разрабатывать плодотворные космогонические гипотезы русские ученые получили только после Великой Октябрьской революции.

Лаплас объясняет мир

В 1768 году Пьер Симон Лаплас, оставив должность учителя математики в школе маленького французского городка Бомона, приехал в Париж попытать счастья.

Скромный, по-провинциальному одетый, юноша бродил по улицам огромного города, разыскивая квартиру Даламбера. В кармане Лапласа лежали рекомендательные письма, адресованные этому ученому. Лаплас надеялся найти применение своим недюжинным математическим способностям, и от покровительства Даламбера зависело его будущее. Даламбер был очень влиятельным человеком не только во Франции, но и во всей Европе. С ним переписывалась русская императрица Екатерина II, а к прусскому королю Фридриху II Даламбер ездил запросто погостить. Его научные труды с благоговением читали все ученые. Одно слово Даламбера могло открыть Лапласу двери в науку.

Разыскав дом, в котором жил его будущий покровитель, Лаплас переслал ему рекомендательные письма и тщетно ждал ответа. Даламбер, повидимому, выбросил их в мусорную корзину, не читая.

Лаплас попробовал застать Даламбера в Академии наук, на лекциях или поговорить с ним на улице. Но маститый ученый, встретившись с Лапласом, отстранял его и проходил мимо, явно не желая разговаривать. Даламбер был знаменит. Его постоянно осаждали десятки просителей. Настойчивого юношу он причислял к обычным просителям и избегал его.

Прислуга Даламбера признала Лапласа, и едва открывалась дверь, он слышал неизменный ответ:

— Господина Даламбера нет дома!

Иногда Лапласу, вместе с другими посетителями, удавалось проникнуть в приемную, и он часами сидел, дожидаясь приглашения хозяина. И, не дождавшись, уходил.

Свыше двух недель Лаплас безуспешно пытался поговорить с Даламбером.

Однажды Лаплас просидел в приемной почти целый день, он перебирал в уме всевозможные способы добиться приема, и вдруг ему пришла счастливая мысль. Он сел к столу, взял перо и написал сочинение по механике, в котором излагал свои взгляды на развитие этой науки в будущем. Это сочинение он адресовал Даламберу и ушел.

Письмо Лапласа произвело на Даламбера огромное впечатление. Он понял, что этот странный двадцатилетний юноша из Нормандии, который преследует его две недели, обладает удивительными познаниями, ясной мыслью, широким кругозором, которые подстать только крупному ученому.

На следующий день Лаплас получил ответ:

«Милостивый государь!

Вы имели случай убедиться, как мало я обращаю внимания на рекомендации. Но Вам они совершенно не нужны. Вы зарекомендовали себя сами, и этого мне совершенно достаточно. Моя помощь к Вашим услугам. Приходите же, я жду Вас».

Вскоре по ходатайству Даламбера Лапласа назначили профессором математики в Парижскую военную школу.

Лаплас много и упорно трудился. Его сочинения были глубоки и содержательны.

Через несколько лет Лапласа избрали действительным членом Парижской Академии наук.

Лаплас стал непосредственным преемником Ньютона. Все его основные труды развивали и углубляли открытия Ньютона.

Так же как и Ньютон, Лаплас избегал гипотез, догадок, предположений. Он признавал только наблюдения, опыты, точные факты и математическую обработку этих фактов. И не допускал никакой фантазии. Всякие гипотезы казались Лапласу излишними.

История пошутила с Лапласом. Всемирную славу принесла Лапласу именно гипотеза — единственная гипотеза, которую он создал за всю свою жизнь.

Гипотеза Лапласа изложена им без всяких доказательств и математических вычислений и помещена как бы «на задворках» книги — в седьмом и последнем примечании ко второму тому большого астрономического сочинения Лапласа, которое вышло из. печати в 1796 году и называется «Изложение системы мира».

Ученый не придавал большого значения своей гипотезе, но люди не согласились с автором. Они почувствовали в ней большую научную правду. Ведь в смелой фактической догадке оказывается иногда больше истины, чем в томах трудолюбивых вычислений.

Свою нелюбовь к гипотезам Лаплас высказывал очень часто.

Однажды «Изложением системы мира» заинтересовался будущий император, а тогда первый консул Франции, Наполеон. Как рассказывают, между ними произошел такой разговор.

— Господин Лаплас, — сказал Наполеон. — Ньютон в своей книге говорит о боге, в Вашей же книге, которую я успел просмотреть, не встречал ни разу имени бога.

— Господин первый консул, — ответил Лаплас, — в этой гипотезе я не нуждался!

В гордом ответе Лапласа сказалась его нелюбовь к гипотезам, а идея верховного существа — бога-творца — тоже гипотеза — самая вздорная, самая беспочвенная из всех гипотез, когда-либо созданных людьми. Лаплас был решительным противником религии.

Мальчиком, он учился в бомонской школе, которой руководили монахи-бенедиктинцы. Лаплас хорошо изучил богословские хитросплетения и казуистические приемы, которыми монахи доказывали существование бога и его всемогущество.

Ясный, математический ум Лапласа не мог мириться с библейскими сказками.

Тайком от своих наставников Лаплас перечитал все сочинения французских философов-материалистов XVIII века — Гельвеция, Гольбаха, Дидро. Он быстро понял пустоту и нелепость богословских рассуждений и всю жизнь оставался безбожником.

Поэтому и в его картине мироздания не нашлось места для бога.

Лаплас обрисовал происхождение солнечной системы как естественный процесс, протекавший на основании законов природы, без вмешательства каких-либо случайных или божественных сил.

Лаплас не задавался целью, как Кант, объяснить весь мир и изложить происхождение Вселенной. Он понимал нелепость подобного замысла. Вселенная бесконечна. Она существовала и будет существовать всегда. Толковать о происхождении Вселенной — бессмысленное дело. Лаплас поставил себе более скромную задачу — объяснить, как возникли Солнце и планеты.

Планетарная туманность видимая в созвездии Лиры.

К концу XVIII века астрономические наблюдения доставили людям много сведений о туманностях, которые виднеются в пространстве среди звезд. Одни туманности похожи на светящиеся облачка неопределенной формы, другие — обладают более правильными очертаниями — кружков, колец или причудливо изогнутых спиральных завитков. В центре таких туманностей светится либо звездочка, либо более плотное и яркое сгущение туманного вещества.

Некоторые же звезды кажутся закутанными в туманное вещество.

Астроном В. Гершель, открывший много таких туманностей, считал, что звезды образуются из туманностей.

Наблюдения Гершеля и других астрономов послужили Лапласу основой его гипотезы.

По мысли Лапласа, вначале существовала огромная туманность. Она состояла из раскаленных паров и газов. По своим размерам эта туманность в несколько раз превышала солнечную систему и медленно вращалась.

Под влиянием тяготения частицы постепенно стягивались к центру туманности. Она уплотнялась, и в ее центре образовывалось раскаленное ядро, ставшее впоследствии нашим Солнцем.

Внешние области туманности понемногу остывали, а остывая — сжимались. Туманность уменьшалась, а скорость ее вращения возрастала.

Когда вращающееся тело уменьшается в объеме, скорость его вращения должна увеличиваться — так утверждают законы механики. Это и понятно, если какая-либо частица сначала мчится по большой окружности, а затем ее заставить лететь по окружности меньшего размера, то она, сохранив свой запас движения, будет проделывать меньший путь с большей скоростью.

Проходили тысячелетия. Туманность, уменьшаясь, вращалась все быстрей и быстрей. Под влиянием центробежной силы она сплющивалась у полюсов и принимала форму чечевицы или спортивного диска.

Чем быстрей вращалась туманность, тем больше становилась центробежная сила. И это продолжалось до тех пор, пока центробежная сила в экваториальном поясе туманности не поравнялась с тяготением. Так как туманность попрежнему сжималась, то она отделилась от своего экваториального пояса так же, как подсохшее ядро ореха отстает от скорлупы.

Экваториальный пояс остался возле туманности в виде гигантского кольца или обруча.

Прошло еще несколько миллионов лет. Процесс повторился. Туманность, остывая, уменьшалась, а скорость ее вращения соответственно возрастала. Центробежная сила на экваторе гуманности опять поравнялась с тяготением, и отслоилось второе кольцо.

За вторым кольцом образовалось третье, за третьим последовало четвертое, затем — пятое, шестое и т. д. Солнце стало похожим на планету Сатурн — оно вращалось в центре нескольких вложенных друг в друга колец.

Кольца из раскаленного газообразного вещества были не однородны. В некоторых местах, как предполагал Лаплас, имелись отдельные сгустки уплотнения.

Образование солнечной системы по гипотезе Лапласа.

Вещество колец сравнительно быстро остывало и под влиянием тяготения собиралось вокруг сгустков, образуя большие шары — будущие планеты.

Не все кольца собрались в планеты. Одно из них — пятое по счету от Солнца — распалось на отдельные комки, которые стали астероидами.

Шары из раскаленных паров и газов повторяли историю Солнца. Они остывали, уменьшались в объеме, скорость их вращения возрастала. Они сплющивались и расслаивались на отдельные кольца.

Загадочные придатки планетной туманности «Сатурн» из созвездия Водолея. Как возникли эти придатки и что они собой представляют, еще не раскрыто наукой.

Вещество колец, окружавших планеты, тоже собиралось в комки, которые затем превратились в спутников планет. У Сатурна одно из колец почему-то не смогло сгуститься, и оно осталось как бы памятником, напоминающим о происхождении солнечной системы.

Кометы Лаплас считал чужеродными светилами — пришельцами из межзвездного пространства, которые блуждают из одной солнечной системы в другую.

Гипотеза Лапласа просто и наглядно объяснила все основные закономерности солнечной системы — почему планеты обращаются по круговым орбитам и почему их орбиты лежат в плоскости солнечного экватора, а орбиты спутников — в плоскости экватора планет; почему Солнце и планеты вращаются в одну сторону.

Лаплас не привел доказательств, подкрепляющих его гипотезу, но астрономы видели эти доказательства на небе — там светились почти круглые туманности с яркой звездочкой в центре, сверкали кольца Сатурна, кометы появлялись из тьмы окружающего пространства и туда же уходили.

Никто не подозревал, что они видят не то, что есть в действительности.