Краткая история науки

Но для Ньютона ключевым оказалось понятие гравитации.

Он утверждал, что тяготение Луны действует сильнее, когда она ближе всего к Земле (подобно тому, как Земля вертится вокруг Солнца, точно так же и Луна вращается вокруг Земли по эллипсу, так что расстояние между двумя телами постоянно меняется). Гравитация нашего спутника притягивает воду в океанах, буквально приподнимает ее. Земля вращается, и под воздействие Луны попадает сначала одна область океана, затем другая и так далее, так что вздутие на его поверхности будет перемещаться вокруг планеты с постоянной скоростью.

Именно это и объясняет феномен приливов, и Ньютон был прав, это пример гравитации в действии.

Более поздние ньютонианцы внесли поправки в расчеты наставника.

Швейцарский врач Даниил Бернулли (1700–1782) предложил более детальный анализ приливов в 1740-м. Он куда больше интересовался математикой, физикой и навигацией, чем медициной, и помог объяснить, почему вибрируют струны (когда вы бренчите на гитаре) и как раскачивается маятник (в старинных напольных часах). Исследования Бернулли помогли внести улучшения в конструкцию морских судов, и в медицинской школе Базеля он использовал механику Ньютона, изучая то, как сокращаются наши мускулы, чтобы двигать конечностями.

Его работа о приливах стала ответом на запрос Академии наук в Париже, объявившей награду для того, кто лучше всех разберется с проблемой: научные общества часто так поступали. Бернулли разделил приз с еще несколькими ученым, каждый внес свой вклад в объяснение механизма приливов, включая в расчеты такой фактор, как сила притяжения Солнца.

Когда два объекта, таких как Земля и Луна, притягивают друг друга, математика описания этого процесса сравнительно проста. В реальности Солнце, планеты и другие массивные небесные тела вмешиваются в картину, и уравнения становятся намного более сложными.

Парижская академия наук оказалась также вовлечена в решение второго вопроса, волновавшего ньютонианцев: является ли Земля правильным шаром? Легко видеть, что она не столь гладкая, как, например, шарик для настольного тенниса, картину портят горы и ущелья. Но имеет ли она правильную шаровидную форму или отклоняется от нее?

Ньютон утверждал, что нет, поскольку он показал, что сила гравитации на экваторе и в северной Европе слегка отличается. Он узнал это из экспериментов с маятником. Взмах маятника происходит под влиянием силы притяжения, чем она сильнее, тем чаще он будет раскачиваться и тем меньше времени будет требоваться, чтобы совершить движение из стороны в сторону.

Моряки измерили, насколько далеко маятник уходит за одну секунду, и расстояние оказалось несколько меньше на экваторе. Эта разница подсказала Ньютону, что расстояние до центра нашей планеты немного больше на экваторе, хотя в том случае, если бы Земля представляла собой идеальный шар, то всюду была бы одна и та же дистанция от центра до поверхности.

Отсюда Ньютон сделал вывод, что Земля немного сплющена у полюсов, как будто ее немного придавили снизу и сверху, и выпячивается вокруг экватора. Он решил, что такая форма обусловлена тем, что планета вращалась вокруг оси север-юг, когда она была молодой, расплавленной и медленно остывала. Сэр Исаак намекнул, что она несколько старше, чем 6 тысяч лет (по расчетам церкви), но никогда не высказывался, насколько она стара на самом деле.

Когда работы Ньютона активно обсуждались во Франции в тридцатых годах восемнадцатого века, многие ученые отказывались верить, что Земля имеет столь несовершенную форму. И Людовик XV, король Франции, отправил две экспедиции, одну в Лапландию, к Полярному кругу, и другую в Перу, в окрестности экватора – дорогостоящий способ проверить несложную гипотезу.

Обе экспедиции сделали одно и то же – измерили точную длину одного градуса широты, но сделали это в разных точках земной поверхности. Географическая широта – показатель того, насколько далеко вы находитесь от линии экватора, где она равна нулю, на Северном полюсе будет +90 градусов, на Южном полюсе —90 градусов (чтобы обойти вокруг земного шара, необходимо 360 градусов). Вы можете видеть отметки широты, нанесенные в виде линий на карте мира или большого региона.

Если бы Земля была идеально круглой, то градус широты имел бы одинаковую длину в любом месте.

Первой вернулась экспедиция из Лапландии, поскольку им не пришлось отправляться так далеко. Вторая, из Перу, возвратилась только через девять лет, и тут стало ясно, что градус широты у Полярного круга оказался длиннее, чем у экватора, в точности так, как и предсказывала модель Ньютона.

Результат этого эксперимента сильно поднял авторитет англичанина на континенте.

Астрономы всей Европы смотрели на звезды и планеты, пытаясь предсказать, как те движутся и, следовательно, где их можно будет наблюдать в каждый момент времени (через день или через год). Эти прогнозы становились все более точными по мере того, как в ход шли результаты все большего и большего количества наблюдений, и по мере того, как усложнялись и совершенствовались применяемые для анализа уравнения.