Знание-сила, 2006 № 02 (944)

ИСТОРИЯ НАУЧНОЙ МЫСЛИ

Хлеб на обеденном столе — это либо буханка либо макароны, тоже мучное блюдо, т.е. либо отдельные ломтики, либо запутанные нити, которые едоку лучше не распутывать — вкуснее не станет! А буханка может стать вкуснее, если каждый ее ломтик превратить в бутерброд, добавив сыр или колбасу.

Какой способ представления Исторического Процесса оказывается "вкуснее" для читателя? "Макаронный путь" давно нашел воплощение в форме синхронистических таблиц.

Из них мы с легкостью узнаем, что Эйлер вернулся в Петербург из Берлина через год после того, как здесь умер Ломоносов, что еще годом позже в Германии Ламберт доказал, наконец, иррациональность числа * — меж тем как в Англии Кавендиш впервые выделил водород из любых кислот, а в Москве начала заседать Уложенная Комиссия — в тщетной попытке сочинить очередную российскую конституцию.

Обилие фактов невероятно; обилие связанных с ними персон — еще того больше. Но смыслов, связывающих эти факты и персоны воедино в Таблице Событий, не так уж и много. Что туг делать? Видимо, нужно разделить Хлеб, Сыр и Колбасу отыскивая смыслы на стыках между ними.

Роль Хлеба играют события — научные или политические. Они сотрясают человеческое сообщество так, что некоторые удачники превращаются из тихих гармоников в буйных или фанатичных пассионариев — и не могут вернуться в исходное состояние иначе, чем сделав какое-нибудь открытие. Ансамбль ученых и политических пассионариев живет и работает по своим особым законам — наподобие пчелиного улья. Сторонний наблюдатель может ограничиться тем медом, который производят пчелы, и их укусами, если пользователь меда не проявляет должной сноровки. Именно так ведет себя "просвещенная" часть человечества по отношению к создаваемой ею науке на протяжении последних четырех веков человеческой эры. Проглотить столь длинный батон в один присест нельзя. Но можно разрезать его на ломти толщиною в одно поколение — около тридцати лет между последовательными срезами Событийного Пространства. Такой опыт поставил в своем обзоре С.Г. Смирнов, которого судьба сделала сперва математиком, потом — учителем и историком. Сейчас мы начинаем публикацию его "бутербродов", описывающих динамику научного поиска больших и малых профессионалов от Галилея и Кеплера до Капицы и Колмогорова, или, если угодно, от Бориса Годунова и Дмитрия Самозванца до Бориса Ельцина и Билла Клинтона, которые по-своему пытались управлять человечеством в те или иные роковые годы. Как это управление сказывалось на прогрессе науки, и как этот прогресс влиял на попытки такого управления?

Сергей Смирнов

Каждый читатель нашего журнала может составить свое мнение на этот счет, просмотрев дюжину кадров увлекательного исторического фильма, который кто-то когда-то впервые скромно назвал "Ролью науки в истории общества". Пролог закончен. В добрый путь, уважаемый зритель и читатель!

1620 год. Прошло сто лет после первых воззваний Лютера и начала революционных войн среди вчерашних католиков. Казалось бы, этого достаточно для того, чтобы Смута утихла. Но нет! Букет нации Западной Европы конфликтует столь же остро, как два или пять столетий назад. Раньше это были феодальные распри, теперь — абсолютистские либо коммунальные. Как встарь, город идет войной на город, кантон — на кантон, королевство — против королевства. Каждый хочет добиться своей независимости, а при удаче — подчинить себе чужие интересы. Только что католическое воинство Священной Римской империи германских и иных наций одолело чешских протестантов, возглавленных германским курфюрстом-лютеранином. Итог ясен: Прага может сохранить роль имперской столицы, но это будет империя варваров!

Оборвалась славная эпоха Рудольфа II Габсбурга и его придворных астрономов: датчанина Тихо Браге и немца Иоганна Кеплера.

Великому немцу исполнилось 49 лет. Только что он завершил огромные расчета по таблицам наблюдений Браге и вывел третий — последний — закон обращения планет вокруг Солнца. Квадраты периодов обращения относятся, как кубы больших осей эллипсов — орбит! Такую гармонию установил Творец в движениях шести великих маятников: Меркурия, Венеры и Земли, Марса, Юпитера и Сатурна. Почему их только шесть? Не связано ли это число с пятью правильными многогранниками Платона? И какая сила удерживает планеты вблизи от Солнца? Не магнитная ли это сила, которую недавно изучил славный британский врач Вильям Джилберт? Увы, он умер, и Кеплер вынужден в одиночестве фантазировать о строении Мироздания.

Хорошо, когда очередную гипотезу можно проверить прямым расчетом, как было с эллиптическими орбитами планет. Кеплеру понадобилось только составить таблицы логарифмов, измеряя площади трапеций, ограниченных гиперболой. Благо, удивительное свойство этих площадей — превращать умножение чисел в их сложение — установил еще Архимед. Но он не знал десятичной записи чисел и не вывел те законы движения планет, которые отныне будут носить имя Кеплера. А чего теперь не знает Кеплер?

Он не знает точных расстояний между планетами. Три закона позволяют рассчитать лишь отношения этих расстояний друг к другу. Чтобы измерить расстояние до Венеры или до Меркурия, нужно одновременно измерить положения этих светил среди звезд, глядя из разных точек Земли. Но как провести синхронные наблюдения? Туг нужны точные часы — искусственные или естественные.

Первая из этих проблем покорится Гюйгенсу через 40 лет. Кеплер же нашел обходной путь: нужно наблюдать прохождение Венеры или Меркурия между Солнцем и Землей, как только случится это редкое событие! Срок его Кеплер рассчитал на 20 лет вперед — с ошибкой в несколько часов.

Но он не смог рассчитать ни срок своей смерти, ни начало Тридцатилетней войны. Она уже началась и скоро сделает невозможным сотрудничество астрономов Германии, Франции и Англии. Предстоящие наблюдения Гассенди (1631) и Хоррокса (1639) над прохождением Меркурия и Венеры по диску Солнца надолго останутся единичными опытами. Прямое измерение расстояния от Земли до Марса состоится лишь через полвека — с применением линзового телескопа и маятниковых часов.

Телескоп стал великим ускорителем точных наук в Европе. Всего 10 лет прошло с той ночи, когда Галилей направил самодельную трубу с двумя линзами на небо — и какой поток открытии хлынул с небес в любознательные умы! Горы и кратеры на Луне; фазы Венеры, подобные фазам Луны; четыре спутника Юпитера, подобные земной Луне; странные светлые пятна по бокам Сатурна вроде гало вокруг Солнца в туманный день; наконец, пятна на Солнце. За это последнее открытие стареющий Галилей поплатится зрением; но он успел заметить периодичность картины из пятен на Солнце и сделал вывод о вращении Солнца вокруг его оси за 25 суток.

Что дальше? Составление карты Луны, а потом и планет. Измерение планетных диаметров и открытие атмосфер на планетах. Наблюдения за новыми и переменными звездами в надежде обнаружить периодичность этих чудес на небе. Составление все более подробных звездных каталогов, а также таблиц движения Луны и планет на фоне звездного неба. Эти таблицы помогут морякам вдали от родины узнать долготу того места, куда они попали, например, только что открытой Австралии.

Такая работа требует отличного геометрического воображения. Им в высшей степени наделен Рене Декарт — молодой волонтер Тридцатилетней войны, питомец колледжа иезуитов, увлекшийся математикой под влиянием старшего друга — Марена Мерсенна. Сейчас скучная рутина военной службы без боев вынуждает Декарта посвящать досуг размышлениям о движениях тел по кривым линиям в пространстве. Можно воображать их наглядно; но лучше проверять свое воображение расчетами!

Так рождается Аналитическая Геометрия кривых на плоскости — прежде всего тех, которые вскоре будут названы Графиками Функций, подвергнутся дифференцированию и интегрированию. Кеплер изобрел эти искусственные операции при составлении таблиц логарифмов и опубликовал их в книге "Новая стереометрия винных бочек" (1615). Теперь Декарт открывает алгебраическую основу будущего Анализа Функций, стоя на плечах Виета и Кеплера, Архимеда и Галилея. Показательно, что Декарт пишет о науке по-французски, Кеплер — по-немецки, Галилей — по- итальянски. Все они понемногу разрушают древнюю традицию латиноязычной науки в Европе. Ее старается сохранить монах Мерсенн в Париже.

Добровольно приняв на себя роль резидента-корреспондента всех европейских ученых, он рассылает во все концы континента резюме всех известных ему научных новинок. Этот реферативный журнал, рожденный среди бедствий Тридцатилетней войны, станет после войны основой первых академий наук. Но пока их зародыши проросли лишь в двух центрах, удаленных от фронта боев: в Риме — вокруг Галилея и в Лондоне — вокруг Бэкона.

Итальянские естествоиспытатели нарекли себя "рысями", зорко наблюдающими любые новинки в знакомой Природе. Англичане уподобили себя жителям Атлантиды, которой (согласно Платону) управляли ученые мужи. Действительно: Френсис Бэкон, стоящий во главе "Новой Атлантиды", одновременно занимает пост канцлера Англии.

Но в науке он — восторженный и поверхностный дилетант. Гораздо серьезнее работает медик Вильям Гарвей. В юности он учился в Италии, встречался там с Галилеем и перенял у него механический взгляд на все природные процессы Включая циркуляцию крови в телах животных и человека! Проведя десятки анатомических вскрытий, Гарвей пришел к выводу, что сердце — простой насос, гоняющий кровь сквозь мышцы и иные органы, но не произвддяший ее из ничего.

Такая мысль требует количественной, экспериментальной проверки! Гарвей уже начал опыты на себе. Поочередно перетягивая жгутами вены и артерии и временами теряя сознание, он старается измерить пропускную способность сердца. Скоро он получит результат: более 200литров в час. больше веса тела человека! Но врач хочет знать, как происходит регуляция сердечного насоса? Спада он берет энергию для своей работы? Какие изменения в составе крови происходят в легких и в мышцах? Туг физиология смыкается с химией, которая еще блуждает в потемках. Только что голландец Ян ван Гельмонт заметил, что в природе есть, по крайней мере, два разных газа: обычный воздух и "древесный газ" (углекислота), бесполезный для дыхания и горения. Тот же Гельмонт пытался выяснить, за счет чего растут деревья. Измерив приращение веса комнатной ивы за десять лет (при сохранении веса земли в горшке), Гельмонт заключил, что древесные ткани образовались из воды, которой он поливал иву. Что Обычный воздух или "древесный газ" столь же важны для питания живого дерева — эта дерзкая мысль то ли не пришла в умную голову Гелъмонта, то ли он ее отверг как дурное измышление алхимиков.

Ничего не поделаешь, сперва возникнет строгая культура химических измерений и расчетов (трудами Бойля и Ломоносова, Кавендиша и Лавуазье), а потом натуралисты начнут поверять свою фантазию химической алгеброй...

Даже физика делает лишь первые шаги в постановке корректных экспериментов. Только что в Лейденском университете профессор Виллеброрд Снелл установил точный закон изменения угла падения светового луча при его преломлении. Старик Птолемей опять оказался не прав: коэффициент преломления равен отношению не самих углов падения и отражения, но отношению их синусов!

Зачем Природе эта тонкость? Это вскоре выяснит юный гений из Тулузы Пьер Ферма.

Он первый угадает общий принцип: свет всеща движется сквозь прозрачную среду потом траектории, на которой его средняя скорость максимальна! Почему Природа так устроена?

Это уразумеют творцы Вариационного Исчисления через полтораста лет, когда ни Ферма, ни даже Ньютона не будет в рядах ученых мужей Земли. Тридцатилетняя Смута среди европейцев поломает немало ученых судеб и крупных держав. Кеплер сгинет в ряду жертв очередной эпидемии, после того как из императорского астронома он превратится в астролога при самовластном фельдмаршале Валленштейне. Тот попробует стать независимым королем Чехии, но его остановят убийцы, посланные очередным императором. Этот монарх сохранит свой трон, но его держава развалится ввиду выхода двух третей немцев из Священной Римской империи. Папа и император утрачивают авторитет даже среди католических европейцев. Кто подберет эти ценности, брошенные на землю?

В каждой стране это сделают свои правители — более или менее разумные, от Ришелье и Мазарини до Оксенстьерны и Оливареса. Каждый из этих лидеров захочет избежать печальной судьбы дома Габсбургов и для этого пожалует личную свободу выбора религии всем своим подданным. Чем бы дитя не тешилось - лишь бы не плакало!

Ученые дети охотно примут новую свободу в делах веры или неверия и распространят ее на свои рассуждения об устройстве Природы. Галилей окажется последним мучеником религии в ряду творцов большой науки и то скорее за свои успехи в ее популяризации, чем за оригинальность научных догадок. Декарт станет последним вынужденным эмигрантом в этом ряду. Гюйгенс станет первым иноверцем на посту президента Академии наук католического королевства Франции. Так полугоравековая эпоха кровавых религиозных распрей среди западных европейцев сменится столь же долгим веком научных споров — более мирных и полезных для всего человечества.

Ольга Эренберг, Мириам Эренберг