Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство

Величайшим достижением Кеплера было установление трех законов, описывающих движение планет вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Этим он внес важное уточнение в систему Коперника, считавшего, что планеты движутся по окружностям.

Первым, кто начал ставить опыты с целью установить связь движения с силой, вызывающей рассматриваемое движение, был Галилей. Опыты Галилея и полученные им результаты стали одной из основ, на которой Ньютон построил здание динамики — раздел механики, связывающий силы с вызываемыми ими движениями. В основу вычислительной астрономии Ньютон положил три сформулированных им закона механики и установленный им закон всемирного тяготения. Исходя из этих законов и новых, созданных им, разделов математики, он мог вычислить все движения планет и их спутников. Это произвел ошеломляющее впечатление на современников, не только на ученых, но и на людей, далеких от науки.

Первое, а затем и последующие издания фундаментального труда Ньютона «Математические начала натуральной философии» были раскуплены, как теперь раскупаются бестселлеры, несмотря на то что само заглавие предупреждало: книга полна математики и посвящена натуральной философии (физике). В книге изложен новый метод исследования природы и множество новых выдающихся результатов, обогативших науку, в том числе астрономию.

Огромный труд, закончившийся в 1687 году изданием «Начал», не исчерпал интереса Ньютона к проблеме мироздания. Его смущали следствия, вытекающие из закона тяготения. Ему было ясно, что мир, имеющий любые, но конечные размеры, не может быть устойчивым. Даже если бы все вещество было первоначально равномерно распределено в ограниченном пространстве, то «вещество с краев пространства тяготело бы к внутреннему веществу и вследствие этого падало к середине всего пространства и там соединилось бы в большую шаровидную массу».

«Но, — пишет он дальше, — если бы вещество было равномерно рассеяно по бесконечному пространству, оно никогда не собралось бы в одну массу». Ньютон обдумал и эту ситуацию и, конечно, сразу обнаружил ее неустойчивость. Малейшее отклонение от равномерного распределения вещества должно дать толчок к разрушению такого распределения «И еще труднее вообразить, что все частицы в бесконечном пространстве располагались бы одна меж другими так точно, что оставались бы неподвижными в полном равновесии».

И поясняет свою мысль примером:

«Ибо я полагаю это столь же трудным, как заставить не одну, а бесконечное множество иголок (столько, сколько частиц в бесконечном пространстве) стоять в точном равновесии на своих остриях». Как совместить эти рассуждения с предположением о вечности или с догматом церкви о сотворении мира?

Ньютон не сумел найти выход из этих противоречии. Он оставил их в наследство потомкам, указав, что предположение о бесконечности Вселенной неизбежно ведет к тому что вещество в ней рано или поздно соберется во множество комков.

Небесная механика, как называли в то время вычислительную астрономию, стала основой трудов многих выдающихся физиков и астрономов, разрабатывавших все более совершенные вычислительные методы, необходимые для более точных астрономических расчетов. Но идейные основы, заложенные Ньютоном, оставались неизменными. Неизменно стоял и сакраментальный вопрос: с чего все это началось?

Ньютон, руководствуясь выдвинутым им правилом — не создавать гипотез, не касался этого вопроса, он не видел возможности подступиться к этой проблеме.

Полученные им уравнения, однако, обладали удивительной силой. Они позволяли решить любую задачу астрономии, исходя из данных, почерпнутых из опыта в какой-то определенный момент времени. Имея такие данные, можно было рассчитать и будущее, и прошлое. Например, для Солнечной системы, где планеты и их спутники совершают периодические движения, поддаются вычислению их положения в сколь угодно далеком прошлом и будущем. Ньютона тревожила эта ситуация. На Земле, где нет ничего вечного, тоже происходит множество событий, поддающихся расчету и предсказанию. Приливы сменяются отливами. Чередуются времена года. Меняются русла ручьев и рек. Брошенные предметы падают на Землю. Но не все подчиняется законам механики. Почему нагретые тела остывают? Почему животные и растения рождаются и умирают? Как связано вечное с преходящим? Это были вопросы без ответа. Почему же его уравнения предписывали небесным явлениям вечное повторение?