Алексей Левин
Датскийастроном Тихо БРАГЕ вошел в историю науки прежде всего как исключительныймастер прецизионных наблюдений, без которых не было бы кеплеровских законов
Впервой половине XVI века Николай Коперник лишил Землю статуса центра мирозданияи низверг до уровня обыкновенной околосолнечной планеты.
Вначале XVII столетия Иоганн Кеплер определил истинную форму планетных орбит иустановил математическую связь между их геометрическими параметрами и периодамипланетных движений. Работы этих ученых ознаменовали начало и завершениевеликого преобразования теоретических основ астрономической науки, котороетеперь называют коперниканской революцией. Но при всей своей гениальностиКеплер мало что мог бы сделать, не будь у него результатов астрономическихнаблюдений, которые долгие годы с беспрецедентной точностью выполнял егостарший современник Тихо Браге. И к тому же именно ему Кеплер обязан должностьюпри дворе императора Священной Римской империи Рудольфа II, на которой он смогпосвятить себя обработке и осмыслению доставшихся от Браге архивов. Не будетпреувеличением сказать, что без первичных данных Тихо Браге не было быкеплеровских законов – точнее, их открыл бы кто-нибудь другой (или другие),причем гораздо позже.
СИЛАПРЕДИСЛОВИЯ
Революционныеидеи, высказанные Коперником в труде «Об обращении небесных сфер»,были восприняты современниками без особенного ажиотажа. Этому сильнопоспособствовало предисловие, автором которого был не Коперник, а лютеранскийпроповедник Андреас Осиандер. Он знал о решительном неприятии гелиоцентризмапротестантской церковью и поэтому захотел нейтрализовать культурный шок отпубликации книги. Более того, он придумал для нее заглавие, котороепротиворечило коперниканской модели мира, но было созвучно принятой церковьюкосмологии Птолемея. Осиандер также заверил читателей, что теория Коперникавовсе не претендует на описание подлинных движений небесных тел, а лишьпредлагает формальные гипотезы, упрощающие астрономические вычисления. К томуже книга Коперника была буквально нафарширована математикой, и потому прочестьи понять ее могли немногие.
Послесмерти Коперника его идеи признал всего один видный астроном, профессорматематики Виттенбергского университета Эразм Рейнгольд. Он составил иопубликовал в 1 551 году первые таблицы планетных движений, основанных накоперниканской модели, которые вошли в историю астрономии под названием «Прусских»,поскольку издание оплатил герцог Пруссии Альбрехт I. Рейнгольд также написалподробный комментарий к книге Коперника, который должен был очистить ее отинтерпретации Осиандера. Однако в 1 553 году он умер от чумы, а текстподготовленного к печати комментария оказался утерянным. В результатетрадиционное прочтение книги Коперника сохранялось на протяжении всего XVIвека, и она практически не повлияла на университетские курсы астрономии, гдепродолжали господствовать птолемеевские идеи.
КОПЕРНИКПРОТИВ ПТОЛЕМЕЯ
Конечно,астрономы того времени вовсе не пребывали в восторге от наличия двухальтернативных моделей Солнечной системы. Однако концепция неподвижной Землисоответствовала физическим представлениям эпохи, и отказаться от нее былонелегко. Однозначно доказать, что Земля обращается вокруг Солнца, было бывозможно, если бы удалось увидеть периодические смещения ближайших звездотносительно более дальних соседей по небосводу — так называемый годичныйпараллакс (это понимал уже Аристотель), однако секстанты, квадранты иастролябии XVI века не позволяли этого сделать — их точность в то времяизмерялась даже не минутами, а градусами. А годичный параллакс, впервыеопределенный для звезды 61 Лебедя немецким астрономом Фридрихом Бесселем,значительно позднее, в 1830-х, составил лишь одну треть угловой секунды.Коперник просто принял, что звезды находятся столь далеко от Земли и Солнца,что их параллакс невозможно определить, но эта гипотеза была чисто логическимпредположением.
Послекоперниковскиеастрономы, в общем-то, вполне понимали назревшую необходимость в более точных имногочисленных наблюдениях небосвода. Такую попытку предпринял августейшийлюбитель науки о светилах Вильгельм IV, ландграф немецкого княжестваГессен-Кассель. В 1 561 году он построил в своей столице отличную обсерваториюи вместе с двумя помощниками долгие годы вел наблюдения за звездами. Они свысокой точностью определили угловые координаты многих звезд, но дальше этогодело не пошло — в 1592 году Вильгельм умер, и обсерватория закрылась. Апоскольку они не занимались планетами, их результаты не могли повлиять насудьбу спора между Птолемеем и Коперником.
ПУТЬК АСТРОНОМИИ
ВXVI веке Дания находилась на вершине политического и военного могущества.Датские короли носили корону Норвегии и владели обширными территориямиСкандинавского полуострова, которые ныне принадлежат Швеции. В провинции Скания(или Сконе), отделенной проливом Эресунн от датского острова Зеландия, былрасположен замок Кнудструп, которым владел Отте Браге, отец будущего астронома.14 декабря 1 546 года в замке появился на свет мальчик, которого назвали Тиге.В двухлетнем возрасте его взял на воспитание бездетный дядя по отцовской линииЙорген Браге, богатый землевладелец и высокопоставленный военный, которыйчетырьмя годами позже был назначен комендантом замка Волдингборг, морскойкрепости на южном побережье Зеландии. Там мальчик поступил в церковную школу,где ознакомился с начатками латинской грамматики, арифметики и геометрии.
Следуятрадиции, еще до тринадцатилетия Тиге отдали в процветающий Копенгагенскийуниверситет, основанный в 1474 году. Там он изучал право, риторику и философию,что и было положено школяру-аристократу. Однако летом 1 560 года он случайноузнал, что на 21 августа предсказано полное солнечное затмение. В Европе полосалунной тени прошла через Пиренейский полуостров, поэтому в Дании затмение ненаблюдалось. Однако юного студента до такой степени потрясла возможностьпредсказать столь удивительное небесное явление, что он стал читать книги поастрономии и математике.
Тиге(или Тихо — латинизированная форма этого имени) Браге проучился в Копенгагенетри года. По традиции ему полагалось продолжить классическое образование зарубежом, а затем поступить на королевскую службу. Дядя решил отправить юношу вЛейпцигский университет, один из лучших в Европе, где Тихо с 1 562 по 1 565 годслушал лекции правоведов и знатоков античной поэзии, но для души продолжалзаниматься астрономией. Он купил несколько угломерных инструментов и с весны1564 года начал вести дневник наблюдений небесных тел. Потом он на годвозвратился в Копенгаген, откуда отправился в длительную поездку поуниверситетским городам Германии и Швейцарии. В Ростоке на сабельной дуэли Тихопотерял кончик носа и всю жизнь был вынужден скрывать столь заметный дефектвнешности под металлическим колпачком.
В1569 году Тихо добрался до Аугсбурга, где провел без малого два года иподружился с просвещенными негоциантами Иоганнесом и Паулем Хайнзелями. Онисвели Тихо с лучшими городскими мастерами и даже оплатили заказанные иминструменты. Тихо получил большой квадрант для измерения высот небесных тел надгоризонтом и очень качественный секстант для определения угловых расстояниймежду светилами. Был также заказан и пятифутовый деревянный глобус, на которыйТихо собирался наносить координаты звезд. Несмотря на молодость, он уже обрелрепутацию одного из наиболее обещающих европейских астрономов.
Вконце 1 570 года Тихо пришлось срочно покинуть гостеприимный Аугсбург по вызовузахворавшего отца. В мае 1571 года Отте Браге умер, и Тихо вместе с младшимбратом унаследовал Кнудструп. Чтоб разобраться с фамильной собственностью, емупришлось вернуться в Сканию. Он поселился у жившего неподалеку от Кнудструпабрата матери, который заразил его интересом к химии (вернее, алхимии). Тихотакже помогал дяде в устройстве стеклодувной и бумагоделательной мастерских — первых в Скандинавии. Тихо даже установил в дядиной усадьбе привезенный изАугсбурга секстант, однако, имея много других дел, наблюдениями не занимался.
ЗНАКСУДЬБЫ
Однакосудьба не позволила Тихо Браге забыть об астрономии. Вечером 11 ноября 1571года он заметил в созвездии Кассиопеи яркую звезду, которой прежде никогда невидел. В изумлении он бросился к секстанту и промерил угловые расстояния междузагадочным светилом и девятью соседними звездами. Забыв о тиглях и ретортах, онследил за звездой вплоть до ее угасания в марте 1574 года, отмечая изменения ееблеска и пытаясь измерить ее параллакс и скорость собственного движения. Необнаружив ни того, ни другого, он пришел к выводу, что узрел новорожденнуюобитательницу сферы неподвижных звезд, а не комету или иной светящийся объектподлунного мира (в то время считалось, что кометы рождаются в атмосфере).Спустя месяц он настолько уверился в своих заключениях, что написал о нихнескольким знакомым.
Этинаблюдения окончательно сделали Тихо астрономом, поскольку друзья убедили егоопубликовать полученные результаты. Решиться на такое было непросто — сословныетрадиции не позволяли аристократам выступать с научными трудами. Но любовь кистине победила. Весной 1 573 года копенгагенский печатник Лоренц Бенедиктвыпустил 52-страничный труд De Nova Stella («О новой звезде»),который прогремел по всей Европе (в 1945 году американский астроном ВальтерБааде пришел к заключению, что Браге наблюдал сверхновую типа Ia, а в 2008 годуэти выводы подтвердили астрономы из ФРГ и Японии).
ОСТРОВАСТРОНОМИИ
В1574 году Тихо Браге пригласили в Копенгагенский университет прочесть небольшойкурс астрономии (неизбежно и астрологии). Потом он около года вновь провел впутешествиях, в частности, посетил Кассель, где весьма плодотворно общался сВильгельмом IV. А в 1 576 году судьба послала ему королевский (во всех смыслахслова) подарок. С подачи Вильгельма и прочих влиятельных почитателей таланта Тиходатский король Фредерик II решил создать для него, как сказали бы сейчас,государственный научный центр. Браге получил в ленное владение островок Гвен впроливе Эресунн вкупе с несколькими бенефициями, гарантировавшими крупныедоходы. Щедрость монарха позволила ему построить на Гвене лучшую в Европеобсерваторию со своей типографией, бумажной мельницей и инструментальнымимастерскими.
Новыйхозяин Гвена действовал с размахом. Главным зданием комплекса (названогоУраниборгом в честь древнегреческой музы астрономии Урании) стал великолепныйзамок, возведенный в центре острова посреди квадратного двора-сада, диагоналикоторого были строго ориентированы по четырем сторонам света. Помимосверхкомфортабельных жилых помещений (в спальнях имелся водопровод, которого небыло даже в Лувре!) в Ураниборге имелись несколько обсерваторий, хорошооснащенная лаборатория (Тихо продолжал увлекаться алхимией) и богатаябиблиотека. В 1584 году неподалеку возвели еще одну обсерваторию, Стьернеборг(«Звездный замок»), с самыми большими и точными угломернымиинструментами (для защиты от непогоды некоторые из них установили в специальныеуглубления).
***
ВXVI ВЕКЕ АРИСТОКРАТЫ ЕСЛИ И ИНТЕРЕСОВАЛИСЬ НАУ КОЙ, ТО РЕДКО И ЛИШЬ НА ДОСУГЕ.Тихо Браге, потомок древнего рода, имел все шансы пойти по пути предков и статьдипломатом, военным, а то и королевским советником. Но он стал профессиональнымастрономом высочайшего класса и создал первый в истории Европыисследовательский центр За 21 год, проведенный на острове Гвен, Тихо Браге накопилогромный архив наблюдений звезд, планет, Луны и Солнца, которые по качеству иобширности далеко превосходили все ранее сделанное не только в Европе, но и влучших обсерваториях мусульманского Востока. Средняя ошибка его наблюденийсоставляла 4 минуты (а минимальная — около минуты!) против 1-2 градусов,которыми довольствовались его предшественники. Именно эти материалы позволилиКеплеру строго доказать, что планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическиморбитам.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕТРУДЫ
Накопивогромный опыт астрономических наблюдений, Тихо решил попробовать себя в ролитеоретика. Он замахнулся на всеобъемлющий астрономический трактат, содержащийне только обсервационные данные, но и полную теорию Солнечной системы. Этугигантскую программу он выполнил лишь частично. Первый том AstronomiaeInstauratae Progymnasmata («Введение в новую астрономию») былчастично завершен к 1 590 году и тогда же отпечатан, но полностью его издалКеплер лишь через 12 лет. Вторую книгу, De Mundi Aetherii RecentioribusPhaenomenis («О недавних явлениях в небесном мире»), Тихо в небольшомчисле копий отпечатал в Ураниборге в 1 588 году и разослал друзьям и коллегам(издание для широкой публики вышло в свет 15 лет спустя). Остальные разделыэтого труда так никогда и не были написаны.
DeMundi Aetherii Recentioribus Phaenomenis в основном подводит итоги наблюдениямкометы 1 577 года, вызвавшей ажиотаж во всей Европе. Тихо обнаружил, чтодистанция между нею и Землей как минимум в три-четыре раза превышает радиуслунной орбиты, и тем самым опроверг общепринятое мнение, что появление кометсвязано с атмосферными явлениями. В книге содержались разделы о новой звезде,движении Луны и методике определения позиций звезд, а также был опубликованнабросок новой теории Солнечной системы, к которой Тихо, судя по всему, пришелне позже 1 583 года. Солнце у него обращается вокруг неподвижной Земли, аостальные планеты — вокруг Солнца (причем все орбиты круговые и, в отличие оттеории Коперника, не содержат даже малых эпициклов). Эта модель так и осталасьэскизом и в силу своей очевидной искусственности не вызвала особого интереса уученых. Однако сам Тихо счел ее замечательным достижением и даже ввязался вдолголетний спор с переводчиком книги Коперника на немецкий язык НиколаусомРеймерсом Бэром, претендовавшим на приоритет ее изобретения (справедливостиради стоит отметить, что схема Бэра была реалистичней, поскольку допускаласуточное вращение Земли).
КОНЕЦПУТИ
В1588 году король-меценат Фредерик II умер, оставив престол 11-летнему сынуХристиану. Поначалу Тихо сохранял хорошие отношения с регентским советом, но в1596 году, после коронации Христиана IV, лишился субсидий и умудрилсяпоссориться с молодым монархом. В результате 29 апреля 1597 года Тихо вместе сженой, детьми и учениками был вынужден навсегда покинуть Гвен. Его уникальныйнаучный комплекс был разграблен, обветшал и разрушился (недавно его частичновосстановили).
Последвух лет странствий по Германии Тихо обрел нового патрона в лице императораСвященной Римской империи Рудольфа II и в июне 1 599 года прибыл к нему вПрагу. Этот город стал последним приютом великого астронома. 24 ноября 1601года он умер и был похоронен в лютеранском Тыньском соборе. В Праге у Тихо небыло ни обсерватории, ни подходящего инструментария, и если перефразироватьизречение секретаря Парижской академии наук маркиза де Кондорсе по случаюсмерти Леонарда Эйлера, он перестал наблюдать и жить.
Висторию астрономии Браге вошел прежде всего как исключительный мастерпрецизионных наблюдений. Он получил важнейшие данные о движении Луны, уточнилкоординаты 788 звезд, заново определил протяженность земного года, величинупрецессии земной оси и большинство прочих констант, известных тогдашнимастрономам. Именно он привел в большую науку Кеплера и снабдил его данными о движенияхпланет. Вполне достаточно, чтобы занять выдающееся место в историикоперниканской революции.
***
АСТРОНОМИЧЕСКИЕИЗМЕРЕНИЯ
Однимиз основных инструментов астронома был секстант — устройство для определенияугловых расстояний между светилами. Благодаря качеству своих инструментов ТихоБраге смог провести чрезвычайно тачные для своего времени астрономическиеизмерения.
***
АЛЬТЕРНАТИВНАЯИСТОРИЯ АСТРОНОМИИ
Какизвестно, история не знает сослагательного наклонения. Однако внаучно-фантастической литературе существует такое направление, как«альтернативная история». Она описывает, что было бы, если бынекоторые обстоятельства сложились не так, а чуть-чуть иначе. Давайте попробуемрассмотреть, чтобы было бы, если бы в истории астрономии не было Тихо Браге иКеплера.
Скореевсего, телескопы все равно пришли бы в астрономию 400 лет назад, в 1609 году.Однако книга Кеплера «Новая астрономия», где изложены первый и второйзаконы планетных движений, естественно, не появилась бы ни тогда (как этопроизошло в действительности), ни позже. Первые великие открытия оптическойастрономии (спутники Юпитера, многозвездность Млечного пути, пятна на Солнце)могли бы увеличить доверие к системе Коперника, но никак не ускорили быоткрытия законов, управляющих орбитальным движением планет. Для этогопотребовалось бы совершить именно то, что сделал Тихо Браге, — промеритьпараметры планетных смещений по небесной сфере с точностью до несколькихугловых минут. Впервые столь (и даже более) прецизионные измерения стал делатьангличанин Уильям Гаскойн лишь в конце 1630-х (когда Кеплера уже не было вживых). И еще ведь надо было, чтобы нашелся теоретик экстра-класса, которыйосмыслил бы эти новые данные и понял, как Земля и прочие планеты обращаютсявокруг Солнца. Кто знает, как долго пришлось бы ждать его появления?
Список литературы
Популярнаямеханика № 11 (85) ноябрь 2009