3

We use cookies. Read the Privacy and Cookie Policy

Не в меньшей степени астрономия нуждалась в усовершенствовании наблюдений — в экспериментальном базисе совершенно нового качества, который единственно и мог быть взят за действительную основу новой науки о Вселенной. Пальма первенства в выполнении этой задачи принадлежит датчанину Тихо Браге, который довел до предела совершенства инструментарий дотелескопической астрономии, а его многолетние и регулярные наблюдения звездного неба позволили в дальнейшем Кеплеру установить математические законы движения планет.

В лице Тихо Браге мы сталкиваемся (уже который раз!) с человеком удивительной судьбы и удивительных качеств. Его отец Отто Браге принадлежал к старинному и богатому дворянскому роду, был членом тайного совета королевства, а затем комендантом королевского замка в Гельсинборге — этот замок смотрит через пролив Зунд на гамлетовский Эльсинор. Тюге (Тихо — его латинизированное имя) был вторым ребенком в многодетной семье коменданта, он родился 14 декабря 1546 г. на юге Дании, в родовом поместье Кнудструп. И почти сразу же после рождения начались приключения. Дело в том, что у Отто был брат Йерген, занимавший еще более высокое положение при дворе — он был вице-адмиралом датского флота. В отличие от отца Тихо, имевшего пять дочерей и пять сыновей, он всю жизнь оставался бездетным. Вскоре после рождения Тихо Йерген выкрадывает ребенка у брата, прячет от законных родителей и начинает его воспитывать как своего приемного сына. Взбешенный Отто требует вернуть Тихо и в случае отказа угрожает своему брату смертью, но вскоре, после рождения второго сына (третьего ребенка), успокаивается и соглашается, чтобы Тихо воспитывался Йергеном как его приемный сын и наследник.

О детстве Тихо почти ничего не известно, однако вполне вероятно, что в семье дяди, где он был единственным ребенком, он получал больше внимания, чем оставаясь в многодетной семье своих родителей. Во всяком случае, он получил хорошее домашнее образование, в частности настолько изучил классическую литературу, что мог свободно писать стихи по-латыни.

Двенадцатилетним юношей Тихо поступил в 1559 г. в Копенгагенский университет и после окончания обычного тривиума начал знакомиться с математикой Евклида и астрономией Птолемея. Ему не было еще и 14 лет, когда предсказание солнечного затмения 21 августа 1560 г. настолько поразило его воображение, что с тех пор интерес к астрономии возобладал надо всеми остальными пристрастиями и занятиями. Один из первых биографов Тихо французский философ Пьер Гассенди писал, что Тихо «казалось чем-то божественным, что люди знают движение небесных тел столь точно, что могут заблаговременно предсказывать их места и взаимные положения». Тихо начинает усиленно заниматься астрономией, знакомится с «Эфемеридами» Стадиуса и «Прусскими таблицами» положений планет, составленными в 1551 г. немецким математиком Эразмом Рейнгольдом, другом и коллегой Ретика по Виттенбергскому университету.

После трех лет пребывания в Копенгагенском университете дядя посылает Тихо в 1562 г. для продолжения образования в Лейпциг, где ему вменяется в обязанность заниматься юриспруденцией, а отнюдь не астрономией. Для этого вместе с Тихо в Германию отправляется в качестве его наставника молодой историк и филолог Андерс Соренсен Ведель, которому Йерген Браге дает строгие инструкции относительно образования своего приемного сына. Первое время Ведель строго следит за тем, чтобы все свое время Тихо уделял изучению права, и Тихо приходится вести двойную жизнь: днем он усердный, но безразличный к науке студент-юрист, но зато ночью, когда Ведель спит, он превращается в страстного и одержимого астронома-наблюдателя. Впрочем, эта двойная жизнь длится не более года. Отношения между Тихо и Веделем, который старше его всего на 4 года, все менее напоминают отношения наставника и ученика и все более превращаются в дружбу двух одаренных молодых людей. (Андерс Ведель становится впоследствии известным ученым и получает должность королевского историографа, но он на долгие годы остается близким другом Тихо, регулярно обменивается с ним письмами и визитами.)

Ведель вскоре понимает, в чем заключается истинное призвание Тихо, сам знакомит его с математиками и астрономами Лейпцига, выдает ему — в нарушение йергеновых инструкций — деньги на покупку книг и астрономических инструментов. Тихо становится вскоре уже достаточно искушенным астрономом. Мысль о необходимости существенного улучшения точности астрономических наблюдений, а следовательно, и астрономических таблиц приходит ему в голову в результате наблюдения соединения Юпитера и Сатурна 17 августа 1563 г. Семнадцатилетний Тихо обнаружил, к своему удивлению, что время этого соединения, вычисленное по альфонсинским таблицам, дает ошибку в целый месяц, а это же время, вычисленное по прусским таблицам, также дает ошибку, хотя и меньшую — в несколько дней. С этого момента он решает себя посвятить всецело наблюдению за звездами — он будет это делать регулярно и с максимально возможной точностью.

Тихо Браге остается за границей вплоть до 1570 г., если не считать двух кратких визитов на родину. За это время он побывал в Виттенберге, Ростоке, Базеле и Аугсбурге, повсюду пополняя свои научные познания, конструируя и совершенствуя новые астрономические инструменты. Он изготовил, например, портативный секстант, но единственный путь к созданию новых, более точных инструментов состоял в увеличении их размеров, и в Аугсбурге Тихо строит первый из галереи гигантских инструментов — деревянный квадрант радиусом в 18 футов, а также пятифутовый небесный глобус.

В это же время происходят два события, отразившиеся на всей дальнейшей жизни Тихо. Первым была сабельная схватка на рождественской вечеринке с датским дворянином по имени Мандеруп Парсбьер, произошедшая в 1566 г. в Ростоке. Во время длившегося всего несколько мгновений поединка был отрезан кончик носа Тихо, и он вынужден был в дальнейшем пользоваться металлическим протезом, приклеиваемым к лицу специальным составом. Долгое время считалось, что протез был сделан из сплава золота и серебра, но, по-видимому, там присутствовала и медь, потому что при вскрытии могилы Тихо Браге в 1901 г. в центре лицевой части черепа было обнаружено отчетливое зеленое пятно. Другим событием была смерть дяди — Йергена Браге, умершего от воспаления легких в 1565 г. (Йерген бросился спасать короля, когда того сбросила с моста в воду испуганная лошадь, король остался невредим, но Йерген заболел и умер). Несмотря на всю привязанность, которую Тихо мог питать к своему приемному отцу, смерть Йергена означала для него, во-первых, возможность беспрепятственно заниматься любимым делом — астрономией, а во-вторых, независимость, поскольку Тихо становился наследником значительного состояния.

* * *

В 1570 г. Тихо Браге возвратился в Данию. Год спустя умер его отец Отто, родительское имение Кнудструп наследовал брат Тихо, Стен, а сам он поселился в доме своего дяди (тоже Стена), единственного изо всей семьи, кто одобрял его занятия астрономией. В этом доме Тихо в третий раз столкнулся с тайнами звездного мира — это была вспышка сверхновой 1572 г.

Важно подчеркнуть, что все эти столкновения с миром звезд — затмение 1560 г., соединение Юпитера и Сатурна 1563 г. и, наконец, новая 1572 г. — происходили совершенно случайно для Тихо, но гораздо более важно, что они послужили для него отправными пунктами отнюдь не случайных программ, выполняемых в течение последующих десятилетий с удивительным упорством, методичностью и увлечением.

Вечером 11 ноября 1572 г., возвращаясь домой из лаборатории дяди Стена, который увлекался химическими опытами и был не чужд алхимии, Тихо увидел необычайно яркую звезду в созвездии Кассиопеи, в том месте, где прежде никакой звезды не существовало. Не веря своим глазам, он настоял на том, чтобы несколько случайных прохожих подтвердили ему, что он не грезит, что в том месте, на которое он указывает, действительно находится яркая звезда. Впрочем, очень скоро оказалось, что в подобном подтверждении нет необходимости, поскольку вся Европа вскоре наблюдала неизвестную до тех пор звезду в созвездии Кассиопеи. Но никто не изучил ее с такой тщательностью, как это сделал Тихо.

ТИХО БРАГЕ

В то время, как многие пытались связать появление новой звезды — вполне в духе алхимических представлений того времени — с различными экстраординарными событиями на самой Земле — от второго пришествия до знамения Варфоломеевской ночи, Тихо начал с того, что попытался возможно точно определить ее местоположение. Для этого он использовал деревянный секстант радиусом около пяти футов с ценой деления дуги в одну минуту, при помощи которого он в течение 1572–1573 гг. измерял угловые расстояния новой звезды от девяти наиболее ярких звезд в созвездии Кассиопеи, причем измерения проводились каждую ночь по нескольку раз. Эти измерения неопровержимо доказали, что новая находится вне планетных орбит на расстоянии от Земли, которое по тогдашним представлениям соответствовало сфере неподвижных звезд. (Результаты наблюдений Тихо показали, во-первых, что у новой отсутствует параллакс, т. е. угол, под которым был бы виден с нее диаметр Земли. Поскольку параллакс Луны равен приблизительно 1°, это означало, что новая находится значительно дальше Луны. Во-вторых, из результатов следовало, что расстояния между новой и звездами Кассиопеи не изменяются.)

Этот вывод из наблюдений Тихо явился сильнейшим ударом по аристотелевской картине мира, согласно которой в сфере неподвижных звезд не может происходить никаких изменений, а ведь само появление новой в надлунном мире находилось с таким представлением в очевидном противоречии. Более того, наблюдения Тихо зарегистрировали изменения в яркости и цвете новой звезды: вначале она была белой и по яркости соответствовала Венере, потом стала желтоватой, красноватой и, наконец, сероватой; соответственно падала и ее яркость — вплоть до марта 1674 г., когда она исчезла. Благодаря записям Тихо звезду 1572 г. можно сегодня идентифицировать как суперновую, Для таких звезд, образующихся в результате взрыва, характерно резкое увеличение яркости вначале, обычно в течение нескольких дней яркость увеличивается в сотни тысяч раз, затем в течение нескольких месяцев звезда горит ярким светом, а потом постепенно гаснет, исчезая в конце концов с небосвода.

В 1573 г. Тихо выпускает свою первую книгу «О новой звезде», половина которой посвящена детальному описанию результатов точных и регулярных астрономических наблюдений. В этом смысле книга Браге была беспрецедентной — впервые ученому миру предлагалась работа, где неоспоримые научные выводы следовали из неоспоримых и тщательно зарегистрированных наблюдений. К этому стоит добавить, что данные Тихо и в действительности были столь точны, что уже в наше время с помощью его указаний радиотелескопом в Джодрелл Бэнк были обнаружены ныне невидимые остатки сверхновой 1572 г.

Книга Тихо Браге «О новой звезде» навсегда вписала его имя в историю науки и создала 26-летнему астроному широкую известность, но все же ему еще далеко в 1573 г. от всеобщего признания и уважения со стороны сильных мира сего. Тихо не оставляет мысль о возвращении в любимую им Германию. Это решение укрепляется, когда его женитьба на простой крестьянке вызвала враждебное отношение к нему со стороны родственников и друзей. И в 1575 г. Браге отправляется в Европу. Он пробыл за границей около года, посетив Германию, Италию и Швейцарию, и возвратился домой с намерением в дальнейшем обосноваться навсегда в Базеле. Трудно сказать, как сложилась бы дальнейшая судьба Тихо, если бы не его встреча в 1575 г. — и самом начале путешествия — с ландграфом Гессен-кассельским Вильгельмом IV.

Титульный лист книги Браге «О новой звезде»

Вильгельм был достаточно странной фигурой среди германских сюзеренов того времени, прежде всего потому, что он занятии астрономией предпочитал всем остальным делам, в том число и государственным. 19-летним юношей он передал управление страной отцу, чтобы иметь возможность отдаться целиком научным занятиям, и в 1561 г. построил в Касселе астрономическую обсерваторию. Естественно, что в отличие от датского монарха Вильгельм IV относился к занятиям астрономией с глубоким унижением и потому радушно принял Тихо в своем замке. Недели, которую провел Тихо в Касселе, было вполне достаточно, чтобы ландграф проникся к нему чувством восхищения и глубокой симпатии. Будучи по существу профессиональным астрономом — впоследствии Снеллиус издал в Лейдене его книгу «Наблюдения за небом и звездами» (1618), — он вполне оценил гений Тихо, и когда до него дошли слухи, что Тихо Браге намерен покинуть Данию и поселиться в Базеле, Вильгельм направил датскому королю Фредерику II специальное послание, в котором убеждал его сделать все возможное, чтобы удержать Тихо на родине, сослужив таким образом службу науке и самой Дании. Фредерик внял совету Вильгельма, в результате чего Тихо Браге получал в ленное владение остров Вен, а также необходимые средства для постройки на острове обсерватории и для ее содержания.

23 мая 1576 г. была подписана королевская дарственная, а спустя четыре года строительство главной обсерватории была закончено.

Вен представляет собой небольшой островок суши, площадью всего 8 кв. км, возвышающийся в проливе Зунд на полпути между Копенгагеном и Эльсинором. Центральная часть острова находится на высоте около 50 м над уровнем моря — именно здесь Тихо и построил свою обсерваторию Ураниборг (Небесный замок), которая стала лучшей астрономической обсерваторией того времени. Ураниборг был построен как самый настоящий замок — главное здание окружали массивные крепостные стены высотой более 5 м, составляющие в плане квадрат, вершины которого ориентированы по странам света. Стены замка ограничивали площадь немногим более 0,6 гектара, на которой был разбит замечательный парк с цветниками и садом, насчитывавшим более 300 видов различных деревьев. Главное здание Ураниборга также было квадратным, причем его стены были параллельны внешним стенам крепости — весь ансамбль был в высшей степени симметричным. Как можно судить по старинным гравюрам и картине, находящейся ныне в королевском дворце в Копенгагене, само здание отличалось чрезвычайной вычурностью — современному наблюдателю оно определенно должно представляться пряничным домиком, тем не менее размеры его были довольно внушительны — это было трехэтажное строение высотой с современный восьмиэтажный дом. Несмотря на фантастическую вычурность, здание было отлично спланировано и было самым лучшим образом приспособлено для обсерватории, в которой не только работают, но и живут. В частности, в нем функционировала система трубопроводов и насосов для снабжения здания водой.

Ураниборг представлял собственно несколько обсерваторий — на втором этаже их было две — северная и южная, несколько большая по величине. Они были оборудованы целым набором астрономических инструментов, величина которых, а следовательно, и точность составляли предмет гордости датского астронома — среди них были азимутальный полукруг, бронзовый секстант и азимутальный квадрант, параллактические линейки для определения азимута и многое другое. На примыкающих к обсерваториям галереях были специальные шаровые шарниры, на которые можно было установить инструмент таким образом, чтобы направить его в любую сторону.

Гигантский квадрант Браге

В одном из помещений первого этажа находился наиболее знаменитый инструмент Тихо — гигантский настенный квадрант радиусом около двух метров. Инструмент помещался на стене, расположенной в плоскости меридиана, с его помощью можно было измерять высоту звезды в момент прохождения через меридиан с точностью до пяти секунд. Такая точность достигалась с помощью специальной градуировки, а также благодаря особому устройству визирования инструмента на звезду. Новшество градуировки состояло в том, что каждая минута дуги представляла собой не просто отрезок дуги, а прямоугольник с меньшей стороной, равной дуговой минуте. По диагонали прямоугольника располагались на равном расстоянии друг от друга 12 точек, с помощью которых и осуществлялось при визировании деление минутного интервала, а поскольку длина диагонали значительно превышала длину минутной дуги, такое деление оказывалось возможным осуществить.

Способ визирования звезды, изобретенный Тихо, напоминает по своему принципу устройство из мушки и прицела в обычном огнестрельном оружии. Роль мушки в данном случае выполнял небольшой цилиндр, расположенный горизонтально посредине квадратного «объектива» квадранта, а роль прицела — квадратная рамка с горизонтальным же прямоугольным экраном, ширина которого в точности равнялась диаметру цилиндра. Эта рамка служила «окуляром», и когда наблюдатель видел звезду в точности рассеченной пополам по горизонтали, это означало, что звезда визирована верно. Для работы на настенном квадранте необходимо было три человека: наблюдатель, помощник, который по знаку наблюдателя регистрировал показание прибора, и другой помощник, который одновременно фиксировал время. Для отсчета времени в помещении находилось двое часов, отмерявших его с точностью до секунды. Пара часов давала возможность сверять их друг с другом при необходимости. Вообще, Тихо большое внимание уделял тому, что мы сегодня называем поверкой инструментов. Он сравнивал показания различных инструментов и вводил необходимые поправки.

Интересно отметить, что широко известная гравюра, изображающая Тихо у гигантского квадранта, на самом деле является копией картины, украшавшей реальный настенный квадрант, На ней изображен портрет Тихо в натуральную величину — он сидит за столом и указывает на отверстие в стене, служившее «объективом» инструменту. Над его головой находится глобус, помещенный в нишу, однако это не часть картины. Такой бронзовый глобус действительно существовал, он мог поворачиваться в опорах, имитируя суточное вращение и показывая путь Солнца, Луны, а также лунные фазы.

Рядом с Ураниборгом, несколько южнее, в 1584 г. была построена вспомогательная обсерватория Стьернборг (Звездный замок). В ней было только одно рабочее помещение — большое здание с куполообразным сводом. На его потолке была изображена система Тихо, а на стенах — портреты знаменитых астрономов: Тимохариса, Гиппарха, Птолемея, ал-Баттани, короля Альфонсо X, Коперника и самого Тихо. За пределами здания на открытом воздухе имелись четыре больших глобуса, используемых в качестве шаровых опор для различных инструментов, в Звездном замке существовали также обширные подземные помещения, специально приспособленные для хранения астрономических приборов.

Тихо Браге производил наблюдения в Ураниборге в течение 21 года — с 1576 по 1597 г., его целью было уточнение положений неподвижных звезд, а также улучшение теории движения планет, Солнца и Луны. В результате им был составлен каталог 777 звезд, причем координаты 21 опорной звезды были им определены с особой тщательностью. Ошибка при определении положений звезд, сделанных Тихо, не превышала одной минуты, а для опорных звезд была еще меньше. Позднее список звезд был им доведен до 1000, не считая 223 звезд, положения которых были определены с несколько меньшей точностью. Особое внимание было им уделено изучению движения планет. Например, он в течение шести лет регулярно измерял угловое расстояние между Венерой и Солнцем, причем одновременно измерялась высота, а время от времени и азимут обоих небесных тел. Аналогичные измерения проводились и по отношению к определенной опорной звезде.

Замок Стьернборг

Важную роль в исследованиях Тихо играло наблюдение комет, особенно тщательно им была изучена комета 1577 г. Результаты наблюдения этой кометы были им описаны в небольшой работе без заглавия, изданной на немецком языке. Тихо подчеркивал в этом сочинении, что проделанные им наблюдения неопровержимо доказывали отсутствие у кометы параллакса, а это еще раз подтверждало высказанное им ранее — после наблюдения новой 1572 г. — положение, что аристотелевская доктрина концентрических твердых кристаллических сфер является ошибочной, равно как и представление Аристотеля о неизменности космоса. В 1588 г. в собственной типографии, выстроенной на острове Вен, Тихо напечатал латинский вариант своего сочинения о комете, который назывался на этот раз «О нынешних явлениях небесного мира» и был богато иллюстрирован. В книге детально описывались наблюдения Тихо за кометой, вычислялись с помощью сферической тригонометрии ее широта и долгота для каждого дня, а также приводились значения прямого восхождения и склонения.

Для нас наиболее интересным является то, что именно в этой книге Тихо впервые описал свою собственную планетарную систему, которая являлась неким промежуточным вариантом между системой Птолемея и системой Коперника. Безусловно, Тихо отдавал должное гению Коперника и относился к нему с подобающим уважением — недаром он поместил его портрет в Стьернборге в ряду великих астрономов, но принять гелиоцентрическую модель мира он не мог по ряду причин. Отметим среди них наиболее существенные. Во-первых, будучи религиозным человеком, Тихо не мог примирить представление о движении Земли с утверждениями Библии, имея в виду, что Иисус Навин остановил Солнце в Гидеоне. Во-вторых, для него оставалось необъяснимым, каким образом камень, брошенный с высокой башни, падает к ее подножью, если также при этом Земля движется. Этот вопрос действительно был весьма важным, и в дальнейшем Галилей специально на нем останавливается. И наконец, по-видимому, самым главным препятствием в принятии Тихо системы Коперника было то, что из нее неизбежно вытекало существование параллакса неподвижных звезд. Тихо не мог себе представить, что Вселенная является столь необъятной, что даже такой замечательный наблюдатель, каким является он, не может этот параллакс обнаружить. Тихо был о себе чрезвычайно высокого мнения, но в данном случае винить его нельзя — параллакс неподвижных звезд является столь малой величиной, что его смогли обнаружить лишь с помощью телескопа, и то лишь в XIX в. С другой стороны, подчеркнем, что Тихо был гений наблюдения, теория отнюдь не была его сильной стороной. Он был к тому же сыном своего времени — он не мог не видеть некоторые явные преимущества теории Коперника, но при этом традиционные представления были в нем еще слишком сильны. Поэтому согласно его модели Земля оставалась покоиться в центре мира. Вокруг нее по круговой орбите двигалось Солнце, а уже вокруг Солнца вращались планеты — также по круговым орбитам. Орбиты Марса и Венеры пересекали в двух точках орбиту Солнца, причем Земля и вращающаяся вокруг нее Луна оставались вне орбит этих планет. Зато орбиты внешних планет — Сатурна и Юпитера вмещали в себе не только Землю с Луной, но и орбиты ближних планет — Марса и Венеры.

Со временем слава о Тихо и о его обсерватории распространилась по всей Европе, и остров Вен стал местом паломничества многих математиков и астрономов. Некоторые из них становились его учениками и помощниками. Среди помощников Тихо можно упомянуть таких известных впоследствии астрономов, как Иост Бюрги, Пауль Виттих и Кристен Северин Лонгберг. Последний стал знаменит под латинизированным именем Лонгомонтана и был одним из лучших астрономов начала XVII в. Замок на острове Вен посещало много гостей и помимо профессиональных ученых. В этом факте можно увидеть одну из новых, но весьма характерных черт преображающейся науки — наука превращалась в фактор государственного престижа, недаром среди посетителей Ураниборга мы встречаем и Фредерика II, и его сына, будущего короля Кристиана IV, и короля Шотландии, ставшего впоследствии английским королем Яковом I.

Весной 1588 г. умер король Фредерик II, и счастливой жизни Тихо на острове Вен наступил конец. Неуживчивый, вспыльчивый и упрямый хозяин острова, чей сумасбродный нрав давно стал одной из его достопримечательностей, не поладил с новыми правителями Дании — четырьмя регентами при несовершеннолетнем короле Кристиане. То и дело вспыхивали ссоры и скандалы, жизнь Тихо становилась все более невыносимой. 15 марта 1597 г. он провел последнее наблюдение в своей обсерватории и вместе со своей многочисленной свитой домочадцев, помощников и слуг, погрузив на корабль инструменты и типографию, отправился в Германию, в Росток, где он надеялся найти новое прибежище.

Тихо обосновался вначале в замке Вандсбек неподалеку от Гамбурга, где немедленно продолжил свои астрономические наблюдения, а также занялся подготовкой к печати своей новой книги «Механика обновленной астрономии», в которой дал подробное описание своих многочисленных приборов и инструментов. Эту книгу, снабженную великолепными иллюстрациями, Тихо посвятил императору Священной Римской империи, королю Богемии Рудольфу II. Посвящение было неслучайным — приблизительно в это же время он начал переговоры с императором, которые закончились в 1599 г. тем, что Тихо Браге было предложено место имперского математика. Ему было назначено весьма большое жалованье — 3000 золотых флоринов в год и выдана почти такая же сумма единовременно — на обзаведение. Летом 1599 г. Тихо переехал в Прагу, выбрав местом своего пребывания замок Бенатек недалеко от столицы. А уже в январе 1600 г. к нему приехал его новый помощник Иоганн Кеплер. Показательно, что Кеплеру было положено жалованье, составляющее пятнадцатую часть жалованья его патрона.