Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

Отсюда следовало и важнейшее подтверждение особого характера небесных тел, которые движутся вроде бы неизменно и не теряют скорости. И, разумеется, от них отделялись исчезающие кометы и метеориты, которые Аристотель относил к отнюдь не идеальным атмосферным явлениям подлунного мира*. Устойчивость такой точки зрения объясняется тем, что небо оказалось действительно выделенной областью, но выделенной в том отношении, что природа как бы позаботилась о создании почти идеальных условий для движения планет в практически пустом пространстве. Но на понимание этой заботы у человечества ушло много столетий.

*Кстати, классификация материи по степеням ее "тонкости", грубо говоря, основывалась на силовой точке зрения. Естественно, что для продвижения тела сквозь глину и песок требуется больше усилий, чем в воде и тем более в воздухе. Отсюда вроде бы логично вытекала идея о каком-то особом космическом эфире, в котором без сопротивления движутся небесные тела.

Научные эксперименты нельзя проводить в никак не организованной внешней среде - они могут дать попросту не ту информацию, которая нужна исследователю. Скажем, проводя опыт с газом, он должен создать особые условия - поддерживать на определенном уровне температуру, объем, давление, в общем, фиксировать те характеристики, которые он хочет измерить.

В античности, чье мировосприятие стояло гораздо ближе к древнейшему синтетическому образу мышления, эта изоляция не допускалась. Поэтому античные ученые оставили нам лишь отдельные эмпирические законы физики, открытые благодаря тому, что некоторые явления достаточно легко изолировались, зачастую по независимым от исследователя причинам - таковы законы рычага, закон Архимеда, оптические законы отражения, пифагорейские правила акустики и т. п. Многие же весьма обширные попытки теоретического творчества завершились неудачными формулировками именно потому, что строились на основе порочной экспериментальной методики. Это не значит, что древние вообще не представляли себе идеализированных ситуаций - отнюдь! Обширная практика в землемерии и строительстве привела их к великолепной схеме Евклидовой геометрии, но до настоящих физических моделей дело не дошло.

Верное понимание принципов научного эксперимента формировалось крайне медленно - от поздней античности до эпохи Возрождения. Оно во многом обязано и логическим упражнениям схоластов, напряженно искавшим точные словесные эквиваленты теологических понятий. Но главная линия все-таки шла через бесчисленные опыты по определению удельных весов и получению различных веществ. Постепенно осознавалась та роль, которую играют условия постановки опытов. Осознавалась, чтобы в Новое Время определить собой поток экспериментального естествознания.

Разумеется, астрономия не была полностью изолирована от этого процесса. Например, роль хороших инструментов в астрономии была понята очень рано - обсерватории Тихо Браге и Гевелия, как, впрочем, и многие более древние обсерватории, тому порукой. Но вот создать на небе какие-то искусственные условия, скажем, обособить с помощью реальных операций звезду с одной планетой, чтобы подробно и без помех вывести закон их взаимодействия,- это было невозможно.

И все-таки такое обособление делалось, хотя инструментом для него служили не технические приспособления, а теоретические модели, сильно идеализирующие действительность, но именно тем и полезные.

Астроном всегда смотрел на небо сквозь линзу какой-то модели, хотя и не всегда осознавал это. Осознание наступило тогда, когда соответствующая методика реальной изоляции и неизбежной идеализации явлений стала естественным приемом в лабораториях физиков. Соответственно произошел сдвиг в философии - от концепции человека, пассивно созерцающего творение Божье или природу как вечный механизм, к человеку, познающему мир в особой форме активной практической деятельности, в том числе и себя как важный элемент биологической, социальной и культурной структур этого мира.

В целом эти сдвиги относятся к не столь уж давним временам. В начале же 19 века созерцательность астрономии сыграла немалую роль в "склейке" объективной реальности с механической моделью Вселенной, в укреплении лапласовского детерминизма. На преодоление этих барьеров под влиянием физики ушло более столетия.

Наряду с этим весьма тонким и общим влиянием очень интересно рассмотреть ряд конкретных фрагментов прямого взаимодействия физики и астрономии.

Оно имеет давнюю традицию - добытые на Земле сведения о веществе так или иначе всегда примерялись к космосу. Использовались в астрономии и многие элементарные приборы, предназначенные сначала для геометрических измерений в строительстве и в землемерии.

На рубеже Нового Времени крупнейшим физико-техническим вкладом в астрономию стал, конечно, телескоп. Впервые астроном почувствовал, что между его глазом и небесными телами стоит посредник, от совершенства которого в немалой степени зависят открытия. Впоследствии астрономия испытала целый ряд таких приборных преобразований - вплоть до появления в 20 веке радиотелескопов и счетчиков частиц космического излучения, необычайно расширивших диапазон космовидения.

Благодаря телескопам все ранее наблюдавшиеся объекты и их движения были просмотрены и измерены заново с гораздо более высокой точностью. Вообще высокая точность измерений стала играть в астрономии выдающуюся роль гораздо раньше, чем в иных областях познания, и в немалой степени послужила образцом для всех других наук. Ведь астрономия была, пожалуй, первой сферой человеческой деятельности, где стали формулироваться точные количественные законы. Поэтому мы можем реконструировать размеры античной Вселенной (от десятков тысяч до десятков миллионов километров), но совершенно не представляем себе размер, скажем, атомов Демокрита - Эпикура - Лукреция.

Уточнения координат небесных тел оказались особенно важны для проверки ньютоновской теории движения планет, а впоследствии сыграли решающую роль при обращении к звездам. Увеличение точности производит сильное впечатление. Напомним, что предельно малая погрешность наблюдений Тихо Браге и Гевелия составляла 0,5 угловых минуты. Джон Флемстид (1646-1719), основатель и первый директор Гринвичской обсерватории, за счет систематического применения специальных устройств довел ее до 10 угловых секунд, а Джеймс Брандлей (1692 - 1762) - до 4-6". В начале 19 века погрешность была доведена до 3", а в середине - до 1-2"!

Развитие наблюдений не сводилось к созданию все более мощных телескопов, совершенствовалась и вспомогательная техника, облегчающая определение координат. В середине 19 века был сделан крупнейший шаг объединение телескопа с фотоаппаратом, что резко упростило довольно нудный процесс текущей регистрации небесных событий. Это в определенной степени эквивалентно включению огромного резерва наблюдателей и дает возможность непрерывного - при должных погодных условиях - слежения за небом. В жизни вечных полуночников-астрономов наметилась тенденция к более человеческому режиму. С другой стороны, фотопластинки оказались отличной формой хранения объективной астрономической информации.

Эта линия достижений связана в основном с успехами техники. Но неменьшую роль сыграло и бурное развитие фундаментальных представлений о строении вещества.

Уже с конца 17 века астрономы пытались взглянуть на небо сквозь линзу новой, только зарождающейся физики. Именно в 17-м веке возникли механика, первые научные концепции света (волновая теория Гюйгенса и корпускулярная теория Ньютона) и вещества (атомно-молекулярные модели Бойля и Ньютона). Дальнейшие успехи физической оптики и моделей вещества в 18 и особенно в 19 веке позволили связать свойства вещества с характеристиками принимаемых световых сигналов. Стало ясно, что свет, попадающий в земной телескоп, несет информацию о состоянии далекой звезды - ее строении и химическом составе.