АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ЭТЮДЫ

И СМЕЖНЫЕ ОБЛАСТИ ПОПУЛЯРНОЙ НАУКИ

ОЧЕРКИ И ВЫСТУПЛЕНИЯ

АВТОР:

САЙМОН НЬЮКОМ

CONTENTS

| PREFACE
I.   | THE UNSOLVED PROBLEMS OF ASTRONOMY
II.   | THE NEW PROBLEMS OF THE UNIVERSE
III.   | THE STRUCTURE OF THE UNIVERSE
IV.   | THE EXTENT OF THE UNIVERSE
V.   | MAKING AND USING A TELESCOPE
VI.   | WHAT THE ASTRONOMERS ARE DOING
VII.   | LIFE IN THE UNIVERSE
VIII.   | HOW THE PLANETS ARE WEIGHED
IX.   | THE MARINER'S COMPASS
X.   | THE FAIRYLAND OF GEOMETRY
XI.   | THE ORGANIZATION OF SCIENTIFIC RESEARCH
XII.   | CAN WE MAKE IT RAIN?
XIII.   | THE ASTRONOMICAL EPHEMERIS AND NAUTICAL ALMANAC
XIV.   | THE WORLD'S DEBT TO ASTRONOMY
XV.   | AN ASTRONOMICAL FRIENDSHIP
XVI.   | THE EVOLUTION OF THE SCIENTIFIC INVESTIGATOR
XVII.   | THE EVOLUTION OF ASTRONOMICAL KNOWLEDGE
XVIII.   | ASPECTS OF AMERICAN ASTRONOMY
XIX.   | THE UNIVERSE AS AN ORGANISM
XX.   | THE RELATION OF SCIENTIFIC METHOD TO SOCIAL PROGRESS
XXI.   | THE OUTLOOK FOR THE FLYING-MACHINE

ИЛЛЮСТРАЦИИ

САЙМОН НЬЮКОМ

ФОТОГРАФИЯ СОЛНЕЧНОЙ КОРОНЫ, СДЕЛАННАЯ В ТРИПОЛИ ВО ВРЕМЯ ПОЛНОГО СОЛНЕЧНОГО ЗАТМЕНИЯ 30 АВГУСТА 1905 ГОДА.

ТИПИЧНОЕ ЗВЕЗДНОЕ СКОПЛЕНИЕ — ЦЕНТАВРА

СТЕКЛЯННЫЙ ДИСК

ИНСТРУМЕНТ ОПТИКА

ИНСТРУМЕНТ ОПТИКА

ШЛИФОВКА КРУПНОЙ ЛИНЗЫ

ИЗОБРАЖЕНИЕ ПЛАМЕНИ СВЕЧИ В ОБЪЕКТИВЕ

ПРОВЕРКА ЮСТИРОВКИ ОБЪЕКТИВА

ПРИМИТИВНАЯ МОНТИРОВКА ТЕЛЕСКОПА

ОКУЛЯР ГЮЙГЕНСА

СЕЧЕНИЕ ПРИМИТИВНОЙ МОНТИРОВКИ

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЗВЕЗД: ВЕРХНЯЯ ЛИНИЯ ПОКАЗЫВАЕТ, КАК ОНИ ВЫГЛЯДЯТ ПРИ ВДВИНУТОМ ОКУЛЯРЕ, НИЖНЯЯ — ПРИ ВЫДВИНУТОМ

БОЛЬШОЙ РЕФРАКТОР НАЦИОНАЛЬНОЙ ОБСЕРВАТОРИИ В ВАШИНГТОНЕ

«КОМЕТНЫЙ ИСКАТЕЛЬ С ЛОМАНОЙ ТРУБОЙ»

ТУМАННОСТЬ В СОЗВЕЗДИИ ОРИОНА

МАГНИТНОЕ СКЛОНЕНИЕ В РАЗЛИЧНЫХ ШИРОТАХ

ЗВЕЗДНЫЕ СПЕКТРЫ

ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ПРОФЕССОРА ЛЭНГЛИ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Подготавливая и выпуская этот сборник очерков и выступлений, автор уступил тому, что он не мог не счесть слишком лестным суждением издателей. Сделав это, он счел своим долгом оправдать их доброе мнение, переработав материал и приведя его в соответствие с современным состоянием науки. При отборе материалов определяющим фактором был интерес, а не единство мысли.

Важной темой сборника является структура, протяженность и длительность существования Вселенной. Здесь повторение идей оказалось неизбежным, поскольку по существу одна и та же тема рассматривалась в различных формах, которые она принимала в свете постоянно растущих знаний. Если критически настроенный читатель сочтет это недостатком, автор может лишь оправдаться тем, что в данных обстоятельствах избежать этого было трудно. Хотя сборник преимущественно астрономический, в него включен ряд дискуссий, касающихся общих научных вопросов.

Автор выражает признательность владельцам различных периодических изданий, со страниц которых взято большинство очерков. Помимо Harper's Magazine и North American Review, к ним относится McClure's Magazine, откуда были взяты статьи «Нерешенные проблемы астрономии» и «Как взвешивают планеты». «Структура Вселенной» появилась в International Monthly, ныне International Quarterly; «Перспективы летательных аппаратов» взяты в основном из The New York Independent, частично — из McClure's Magazine; «Долг мира перед астрономией» — из The Chautauquan, а «Астрономическая дружба» — из Atlantic Monthly.

САЙМОН НЬЮКОМ. ВАШИНГТОН, ИЮНЬ 1906 Г.

I

НЕРЕШЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ АСТРОНОМИИ

Читателю уже известно, что такое Солнечная система: огромное центральное тело, Солнце, вокруг которого на различных расстояниях вращается ряд планет. На одной из этих планет живем мы. Расстояния до планет поистине огромны, если измерять их нашими земными мерками. Пушечное ядро, выпущенное с Земли в честь подписания Декларации независимости и продолжающее свой полет с тех пор со скоростью 1800 футов в секунду, до сих пор не пролетело бы и половины пути до орбиты Нептуна, самой дальней планеты. И все же тысячи звезд, усеивающих небо, находятся на расстояниях настолько больших, чем Нептун, что наша Солнечная система подобна маленькой колонии, отделенной от остальной Вселенной океаном пустого пространства, почти неизмеримого по своей протяженности. Орбита Земли вокруг Солнца настолько велика, что железнодорожному поезду, идущему со скоростью 60 миль в час без остановок, потребовалось бы около 350 лет, чтобы пересечь ее. Представьте эту орбиту в виде дамского кольца. Тогда ближайшая неподвижная звезда будет находиться на расстоянии около полутора миль; следующая — более чем в двух милях; еще несколько — от трех до двадцати миль; основная масса — на расстоянии сотен миль. Представьте звезды, рассеянные таким образом от Атлантики до Миссисипи, и держите в уме это маленькое кольцо как орбиту Земли, и тогда можно будет составить некоторое представление о масштабах Вселенной.

Одной из самых красивых звезд на небе, которую можно видеть почти весь год, является Альфа Лиры, известная также как Вега. Весенним вечером ее можно увидеть на северо-востоке, в конце лета — вблизи зенита, осенью — на северо-западе. В масштабе, который мы приняли, где земная орбита — это кольцо, ее расстояние составило бы около восьми-десяти миль. Маленькие звезды вокруг нее в том же созвездии, вероятно, находятся в десять, двадцать или пятьдесят раз дальше.

Величайший факт, который открыла современная наука, заключается в том, что вся наша Солнечная система, включая Солнце со всеми его планетами, совершает путешествие в направлении созвездия Лиры. Всю нашу жизнь, и, по всей вероятности, на протяжении всей истории человечества, мы непрерывно летим к этому прекрасному созвездию со скоростью, с которой не сравнится никакое движение на Земле. Скорость была недавно определена с достаточной степенью уверенности, хотя и не с абсолютной точностью; она составляет около десяти миль в секунду, а значит, недалеко от трехсот миллионов миль в год. Но какова бы она ни была, она неизменна и непрерывна; для нас, смертных, она вечна. Каждую минуту нашей жизни мы приближаемся к этому созвездию на пять-шесть сотен миль; сейчас мы ближе к нему, чем десять лет назад, на тысячи миллионов миль, и каждое последующее поколение нашего рода будет ближе к нему, чем предыдущее, на тысячи миллионов миль.

Когда, где и как, если это вообще когда-либо происходило, началось это путешествие — когда, где и как, если это вообще когда-либо произойдет, оно закончится? Это величайшая из нерешенных проблем астрономии. Астроном, который наблюдал бы за небом десять тысяч лет, мог бы получить лишь слабый намек на ответ, а мог бы и не получить. Все, что мы можем сделать, — это искать подсказки путем изучения и сравнения с другими звездами.

Звезды — это солнца. Иначе говоря, Солнце — одна из звезд, причем довольно маленькая. Если Солнце движется так, как я описал, не могут ли и звезды также находиться в движении, каждая совершая свое собственное путешествие через пустыню пространства? На этот вопрос астрономия дает утвердительный ответ. Большинство ближайших к нам звезд движутся, некоторые быстрее Солнца, некоторые медленнее, и то же самое, несомненно, верно для всех; просто столетие точных наблюдений, которое находится в нашем распоряжении, не показывает движения далеких звезд. Заданное движение кажется тем медленнее, чем дальше находится движущееся тело; нам нужно некоторое время наблюдать за пароходом на горизонте, чтобы заметить, что он вообще движется. Таким образом, нерешенная проблема движения нашего Солнца — лишь одна ветвь еще более грандиозной: что означают движения звезд — как они начались и как, если это вообще возможно, они закончатся? Насколько мы можем судить, каждая звезда движется прямо вперед в своем собственном путешествии, не обращая внимания на своих соседей, если другие звезды можно так назвать. Описывает ли каждая из них какую-то огромную орбиту, которая, хотя и выглядит как прямая линия в течение короткого периода наших наблюдений, на самом деле окажется кривой через десять или сто тысяч лет, или же она будет идти прямо вечно? Если законы движения верны для всего пространства и времени, как мы вынуждены полагать, то каждая движущаяся звезда будет вечно двигаться по прямой линии, если ее не отклонит притяжение других звезд. Если они будут продолжать движение таким образом, то через бесчисленные годы они рассеются во всех направлениях, так что жители каждой из них увидят лишь черное, беззвездное небо.

Математическая наука может лишь слегка пролить свет на вопросы, возникающие таким образом. Из того немногого, что мы знаем о массах, расстояниях и количестве звезд, мы видим возможность того, что более медленно движущиеся звезды могут за долгие века быть остановлены в своем поступательном движении или направлены на какие-то орбиты притяжением миллионов своих собратьев. Но трудно допустить даже эту возможность в случае быстро движущихся звезд. Притяжение, изменяющееся обратно пропорционально квадрату расстояния, уменьшается настолько быстро с увеличением расстояния, что на расстояниях, разделяющих звезды, оно поистине ничтожно. Мы не смогли бы даже с помощью самых чувствительных весов, изобретенных наукой, показать притяжение величайшей из известных звезд. Насколько нам известно, две самые быстро движущиеся звезды — это, во-первых, Арктур, и, во-вторых, звезда, известная в астрономии как 1830 Грумбриджа; последняя названа так потому, что впервые была замечена астрономом Грумбриджем и имеет номер 1830 в его каталоге звезд. Если нашим определениям расстояний до этих тел можно доверять, скорость их движения не может быть намного меньше двухсот миль в секунду. Они совершили бы облет Земли за две-три минуты. Тело, достаточно массивное, чтобы управлять этим движением, привело бы большую часть Вселенной в беспорядок. Таким образом, вопрос о том, откуда взялись эти звезды и куда они направляются, для нас неразрешим, тем более что быстро движущиеся звезды движутся в разных направлениях и, по-видимому, не имеют никакой связи друг с другом или с какой-либо известной звездой.

Не следует думать, что эти огромные скорости кажутся таковыми нам. Ни одна из них, даже самая большая, не была бы видна невооруженным глазом даже после многих лет наблюдений. В нашем масштабе с кольцом звезда 1830 Грумбриджа находилась бы на расстоянии около десяти миль, а Арктур — тридцати или сорока миль. Любая из них перемещалась бы всего на два-три фута в год. Древним ассирийским жрецам Лира выглядела почти так же, как нам сегодня. Среди ярких и хорошо известных звезд Арктур обладает самым быстрым видимым движением, однако даже Иов сегодня не заметил бы, что его положение изменилось, если бы не отметил это с большей точностью, чем любой астроном его времени.

Еще одна нерешенная проблема из числа величайших, стоящих перед астрономом, — это размер Вселенной звезд. Мы знаем, что несколько тысяч этих тел видны невооруженным глазом; умеренные телескопы показывают нам миллионы; наши гигантские телескопы нынешнего времени, используемые в качестве камер для фотографирования небес, показывают число, не поддающееся счету, возможно, сто миллионов. Являются ли все эти звезды лишь теми немногими, которые оказались рядом с нами во Вселенной, простирающейся без конца, или же они образуют скопление звезд, за пределами которого находится пустая бесконечная пустота? Другими словами, имеет ли Вселенная границу? В самом широком смысле этот вопрос всегда останется без ответа для нас, смертных, потому что, даже если бы мы обнаружили границу, внутри которой заключены все звезды и скопления, о которых мы когда-либо сможем узнать, а снаружи — пустое пространство, мы все равно никогда не смогли бы доказать, что это пространство пусто на бесконечном расстоянии. Далеко за пределами того, что мы называем Вселенной, могут существовать другие вселенные, которые мы никогда не увидим.

Для астронома большое утешение, что, хотя он еще не может установить точную границу нашей Вселенной, он собирает слабые указания на то, что она существует, и его преемники через несколько поколений могут определить ее так, что астроном сможет охватить своим разумом само творение. Математически можно доказать, что бесконечно протяженная система звезд заполнила бы небеса ослепительным светом, подобным свету полуденного солнца. Поскольку такого эффекта не наблюдается, можно сделать вывод, что Вселенная имеет границу. Но это не позволяет нам определить местоположение границы или сказать, сколько звезд может находиться за пределами самых дальних пределов телескопического зрения. Тем не менее, путем терпеливых исследований мы медленно проливаем свет на эти вопросы и приходим к выводам, которые еще несколько лет назад казались навсегда недоступными нашим силам.

Теперь каждый знает, что Млечный Путь, этот пояс света, охватывающий вечернее небо, образован облаками звезд, слишком мелких, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Он, по-видимому, образует основу, на которой построена Вселенная, и связывает все звезды в единую систему. Он включает в себя подавляющее большинство звезд, существование которых показал телескоп. Те, что мы видим невооруженным глазом, почти равномерно рассеяны по небу. Но число тех, что показывает нам телескоп, становится все более и более сконцентрированным в Млечном Пути по мере увеличения мощности телескопа. Количество новых звезд, открываемых с помощью нашей величайшей мощности, значительно больше в Млечном Пути, чем в остальной части неба, так что первый содержит подавляющее большинство звезд. Что еще более любопытно, спектроскопические исследования показали, что особый вид звезд, состоящих из раскаленного газа, еще более сконцентрирован в центральном круге этой полосы; если бы они были видны невооруженным глазом, мы увидели бы, как они опоясывают небеса узким поясом, образуя, возможно, основу всей нашей системы звезд. Это расположение газообразных или парообразных звезд — один из самых удивительных фактов, открытых современными исследованиями. Похоже, это показывает, что эти конкретные звезды образуют свою собственную систему; но как такое может быть, мы до сих пор не можем понять.

Вопрос о форме и протяженности Млечного Пути становится, таким образом, центральным в звездной астрономии. Сэр Уильям Гершель начал с попыток измерить его глубину; одно время он думал, что преуспел; но перед смертью он увидел, что они непостижимы даже с помощью его самых мощных телескопов. Даже сегодня нашелся бы смелый астроном, который взялся бы с уверенностью сказать, находятся ли самые маленькие звезды, которые мы можем сфотографировать, на границе системы. Прежде чем мы решим этот вопрос, мы должны иметь некоторое представление о форме и расстоянии облакоподобных масс звезд, образующих наш великий небесный пояс. Самый любопытный факт заключается в том, что наша Солнечная система, по-видимому, находится в центре этой галактической Вселенной, потому что Млечный Путь делит небеса на две равные части и кажется одинаково широким во всех точках. Если бы мы смотрели на такой пояс с одной или другой стороны, это явление не наблюдалось бы. Но не будем слишком смелыми. Возможно, мы жертвы какого-то заблуждения, как Птолемей, когда он доказал с помощью того, что выглядело как здравое рассуждение, основанное на неоспоримых фактах, что наша Земля покоится в центре небес!

Связанная с этим проблема, которая может иметь огромное значение для будущего нашего рода, заключается в следующем: каков источник тепла, излучаемого Солнцем и звездами? Мы знаем, что жизнь на Земле зависит от тепла, которое посылает ей Солнце. Если бы мы были лишены этого тепла, то через несколько дней оказались бы охвачены морозом, который уничтожил бы почти всю растительность, а через несколько месяцев ни человек, ни животное не остались бы в живых, если бы не грелись у костров, которые вскоре погасли бы из-за нехватки топлива. Мы также знаем, что в геологически недавнее время вся Новая Англия была покрыта ледяным щитом толщиной в сотни или даже тысячи футы, над которым не возвышалась ни одна гора, кроме Вашингтона. Вполне возможно, что небольшое уменьшение притока тепла от Солнца постепенно восстановило бы великий ледник и снова сделало бы Восточные штаты похожими на полюс. Но факт заключается в том, что наблюдения за температурой в различных странах за последние двести-триста лет не показывают никаких изменений климата, которые можно было бы приписать изменению количества тепла, получаемого от Солнца.

Принятие этой теории тепла небесных тел, светящихся собственным светом — Солнца, звезд и туманностей, — все еще оставляет открытой проблему, которая кажется неразрешимой при наших нынешних знаниях. Что происходит с огромным потоком тепла и света, который Солнце и звезды излучают в пустое пространство со скоростью 180 000 миль в секунду? Лишь очень малая его часть может быть получена планетами или другими звездами, потому что они — лишь точки по сравнению с их расстоянием от нас. Принимая учение нашей науки в том виде, в каком оно есть, мы должны сказать, что все это тепло продолжает двигаться через бесконечное пространство вечно. Через несколько тысяч лет оно достигает вероятных пределов нашей великой Вселенной. Но мы не знаем причин, по которым оно должно остановиться здесь. В течение сотен миллионов лет, прошедших с тех пор, как все наши звезды начали светить, первый луч света и тепла продолжал двигаться через пространство со скоростью 180 000 миль в секунду, и будет ли он продолжать двигаться в грядущие века? Если так, подумайте о его расстоянии сейчас, и подумайте о том, что он все еще движется, чтобы быть вечно потраченным впустую! Скорее скажите, что проблема «что с ним происходит?» до сих пор не решена.

До сих пор я описывал величайшие из проблем; те, которые, как мы можем предположить, волнуют обитателей миллионов миров, вращающихся вокруг звезд, так же сильно, как они волнуют нас. Давайте теперь спустимся со звездных высот в эту маленькую колонию, где мы живем, — Солнечную систему. Здесь у нас есть большое преимущество: мы лучше можем видеть, что происходит, благодаря сравнительной близости планет. Когда мы узнаем, что эти тела похожи на нашу Землю по форме, размеру и движениям, первый вопрос, который мы задаем: если бы мы могли перелететь с планеты на планету и приземлиться на поверхность каждой из них, какой пейзаж предстал бы перед нашими глазами? Горы, леса и поля, унылая пустыня или кипящий котел, больший, чем наша Земля? Если там есть твердая земля, нашли бы мы на ней дома разумных существ, логова диких зверей или вообще ничего живого? Могли бы мы дышать воздухом, или задохнулись бы, или отравились парами какого-то вредного газа?

На большинство этих вопросов наука пока не может дать положительного ответа, за исключением случая с Луной. Наш спутник так близко к нам, что мы видим: у него нет атмосферы и воды, а значит, он не может быть обителью жизни, подобной нашей. Контраст его вечной мертвенности с активной жизнью вокруг нас поистине велик. У нас здесь столько видов погоды, что мы никогда не устаем говорить о ней. Но на Луне погоды нет вовсе. На нашем земном шаре постоянно происходит так много событий, что тысячи наших ежедневных газет не могут их записать. Но на унылых, скалистых пустошах Луны ничего не происходит. Насколько мы можем определить, каждый камень, лежащий на ее поверхности, пролежал там бесчисленные века, неизменный и неподвижный.

Мы не можем говорить так уверенно о планетах. Самые мощные телескопы, которые когда-либо были созданы, самые мощные, которые мы когда-либо сможем создать, едва ли показали бы нам горы, озера, реки или поля на расстоянии пятидесяти миллионов миль. Тем более они не показали бы нам никаких творений рук человеческих. Направленные на две ближайшие планеты, Венеру и Марс, они скорее разжигают наше любопытство, чем удовлетворяют его. Особенно это касается Венеры. С тех пор как был изобретен телескоп, наблюдатели пытались найти время вращения этой планеты вокруг своей оси. Некоторые пришли к одному выводу, другие — к другому, в то время как самые мудрые лишь сомневались. Великий Гершель утверждал, что планета настолько окутана парами или облаками, что на ее поверхности нельзя увидеть никаких постоянных деталей. Лучшие современные наблюдатели полагают, что видят слабые, теневые пятна, которые остаются неизменными изо дня в день и которые показывают, что планета всегда обращена к Солнцу одной и той же стороной, как Луна к Земле. Другие не принимают этот вывод как доказанный, полагая, что эти пятна могут быть не чем иным, как вариациями света, тени и цвета, вызванными отражением солнечного света под разными углами от разных частей планеты.

Существует также некоторая тайна относительно атмосферы этой планеты. Когда Венера проходит почти между нами и Солнцем, ее темное полушарие обращено к нам, а светлое — всегда к Солнцу. Но она не находится точно на линии с Солнцем, за исключением очень редких случаев прохождения по диску Солнца. Следовательно, в обычных случаях, когда она кажется очень близкой к линии с Солнцем, мы видим очень малую часть освещенного полушария, которая теперь принимает форму очень тонкого серпа, как новая Луна. И этот серп, как предполагается, немного шире, чем был бы, если бы освещена была только половина планеты, и охватывает чуть более половины планеты. Теперь, это как раз тот эффект, который был бы произведен атмосферой, преломляющей солнечный свет вокруг края освещенного полушария.

Сложность наблюдений такого рода такова, что вывод может быть сомнительным. То, что наблюдается во время прохождений Венеры по диску Солнца, приводит к более определенным, но все же очень озадачивающим выводам. Автор опишет то, что он видел на мысе Доброй Надежды во время прохождения 5 декабря 1882 года. Когда темная планета коснулась яркого Солнца, она, конечно, вырезала круглую выемку из края Солнца. Сначала, когда эта выемка была маленькой, ничего нельзя было увидеть в очертаниях той части планеты, которая находилась вне Солнца. Но когда половина планеты оказалась на Солнце, очертания части, все еще находящейся вне Солнца, были отмечены тонкой дугой света. Любопытным фактом было то, что эта дуга сначала не охватывала весь контур планеты, а проявлялась только в одной или двух точках. Через несколько мгновений появилась другая часть контура, затем еще одна, пока, наконец, дуга света не распространилась вокруг всего контура. Все это, по-видимому, показывает, что, хотя планета имеет атмосферу, она не прозрачна, как наша, а настолько наполнена туманом и облаками, что Солнце видно сквозь нее, только как будто светящее в тумане.

Не так много лет назад предполагалось, что планета Марс, которая является следующей за нами, имеет поверхность, подобную нашей Земле. Некоторые части имели темно-зеленовато-серый оттенок; предполагалось, что это моря и океаны. Другие части имели яркий, теплый оттенок; предполагалось, что это континенты. За последние двадцать лет многое было узнано о том, как выглядит эта планета, и детали ее поверхности были нанесены на карту несколькими наблюдателями, использующими лучшие телескопы в наиболее благоприятных условиях воздуха и климата. И все же приходится признать, что результат этой работы не совсем удовлетворителен. Кажется несомненным, что так называемые моря на самом деле являются сушей, а не водой. Когда дело доходит до сравнения Марса с Землей, мы не можем быть уверены более чем в одном сходстве. Оно заключается в том, что во время марсианской зимы над полюсом образуется белая шапка, как будто из снега, которая частично тает летом. Вывод о том, что существуют океаны, испарение которых образует облака, дающие этот снег, кажется правдоподобным. Но телескоп не показывает облаков и ничего такого, что делало бы уверенным наличие атмосферы для их поддержания. Нет уверенности, что белое отложение — это то, что мы называем снегом; возможно, оно вообще не состоит из воды. Самые тщательные исследования поверхности этой планеты в лучших условиях — это те, что были проведены в обсерватории Лоуэлла во Флагстаффе, Аризона. Особенно удивительна система так называемых каналов, впервые увиденных Скиапарелли, но нанесенных на карту с большими подробностями во Флагстаффе. Но природа и значение этих таинственных линий еще предстоит открыть. В результате вопрос о реальной природе поверхности Марса и о том, что мы увидели бы вокруг себя, если бы могли приземлиться на него и путешествовать по нему, все еще остаются среди нерешенных проблем астрономии.

Если это так с ближайшими планетами, которые мы можем изучать, как обстоят дела с более далекими? Юпитер — единственная из них, о состоянии поверхности которой мы можем претендовать на определенные знания. Но даже эти знания скудны. Суть того, что мы знаем, заключается в том, что его поверхность окружена слоями того, что выглядит как плотные облака, сквозь которые ничего нельзя увидеть наверняка.

Я уже говорил о тепле Солнца и его вероятном происхождении. Но вопрос о его тепле, хотя и самый важный, не единственный, который предлагает нам Солнце. Что такое Солнце? Когда мы говорим, что это очень горячий шар, более чем в миллион раз больше Земли и горячее любой печи, которую может сделать человек, так что буквально «стихии плавятся от сильного жара» даже на его поверхности, в то время как внутри они все испарены, мы сказали почти все, что знаем о том, что такое Солнце на самом деле. Конечно, мы много знаем о пятнах, вращении Солнца вокруг своей оси, материалах, из которых оно состоит, и о том, как выглядят его окрестности во время полного затмения. Но все это не отвечает на наш вопрос. Есть несколько тайн, которые пытались объяснить изобретательные люди, но они не могут доказать правильность своих объяснений. Одна из них — причина и природа пятен. Другая заключается в том, что светящаяся поверхность Солнца, «фотосфера», как ее технически называют, кажется такой спокойной и тихой, в то время как внутри нее действуют силы величины, совершенно выходящей за рамки нашего понимания. Пламя, в котором наша Земля и все на ней было бы поглощено, как мальчишеский шарик в кузнечном горне, постоянно взлетает на высоту десятков тысяч миль. Можно было бы предположить, что внутренние силы, способные на это, разбили бы поверхность на огненные валы высотой в тысячу миль; но мы не видим ничего подобного. Поверхность Солнца кажется почти такой же спокойной, как озеро.

Еще одна тайна — солнечная корона. Это то, о существовании чего мы никогда бы не узнали, если бы Солнце иногда не закрывалось полностью темным телом Луны. В эти редкие моменты видно, что Солнце окружено ореолом мягкого белого света, посылающим лучи в разных направлениях на большие расстояния. Этот ореол называется короной, и его усердно изучали и фотографировали почти во время каждого полного затмения в течение тридцати лет. Таким образом, мы многое узнали о том, как он выглядит и какова его форма. Он имеет волокнистую, шерстистую структуру, немного похожую на свободный конец сильно изношенной пеньковой веревки. Было замечено определенное сходство между формой этих кажущихся волокон и формой линий, в которые выстраиваются железные опилки, когда их рассыпают на бумаге над магнитом. Отсюда был сделан вывод, что Солнце обладает магнитными свойствами, — вывод, который в общем виде подтверждается многими другими фактами. Тем не менее, сама корона остается не менее необъяснимым явлением.

[Иллюстрация с подписью: ФОТОГРАФИЯ СОЛНЕЧНОЙ КОРОНЫ, СДЕЛАННАЯ В ТРИПОЛИ ВО ВРЕМЯ ПОЛНОГО ЗАТМЕНИЯ 30 АВГУСТА 1905 ГОДА]

Явление, почти столь же таинственное, как солнечная корона, — это «зодиакальный свет», который каждый может увидеть поднимающимся над западным горизонтом сразу после окончания сумерек в ясный зимний или весенний вечер. Наиболее правдоподобное объяснение заключается в том, что он вызван облаком мелких метеорных тел, вращающихся вокруг Солнца. Мы вряд ли сомневались бы в этом объяснении, если бы этот свет не имел еще более таинственного придатка, обычно называемого противосиянием. Это пятно света на небе в направлении, точно противоположном Солнцу. Оно настолько слабое, что его может увидеть только тренированный глаз в наиболее благоприятных условиях. Но оно всегда там. Последнее предположение состоит в том, что это хвост Земли, того же рода, что и хвост кометы!

Мы знаем, что движения небесных тел предсказываются с необычайной точностью теорией тяготения. Когда обнаруживаешь, что точный путь тени Луны на Земле во время полного солнечного затмения может быть нанесен на карту за много лет вперед, и что планеты следуют предсказаниям астронома так точно, что, если бы вы могли увидеть предсказанную планету как отдельный объект, она выглядела бы, даже в хороший телескоп, как если бы она точно накладывалась на реальную планету, думаешь, что здесь, по крайней мере, есть область астрономии, которая просто совершенна. И все же сами миры показывают небольшие отклонения в своих движениях, которые астроном не всегда может объяснить и которые могут быть вызваны какой-то скрытой причиной, которая, будучи выявленной, приведет к выводам величайшей важности для нашего рода.

Одно из этих отклонений заключается во вращении Земли. Иногда, в течение нескольких лет подряд, она, кажется, вращается немного быстрее, а затем снова немного медленнее. Изменения очень незначительны; их можно обнаружить только самыми трудоемкими и утонченными методами; тем не менее, у них должна быть причина, и мы хотели бы знать, что это за причина.

Луна показывает аналогичную нерегулярность движения. В течение полувека, возможно, целого столетия, она будет двигаться вокруг Земли немного быстрее своей обычной скорости, а затем в течение еще полувека или более она будет отставать. Изменения очень малы; их никогда не увидели бы невооруженным глазом, однако они существуют. В чем их причина? Математики тщетно потратили годы исследований, пытаясь ответить на этот вопрос.

Орбита Меркурия, как показывают наблюдения, имеет небольшое движение, которое математики тщетно пытались объяснить. Некоторое время предполагалось, что оно вызвано притяжением неизвестной планеты между Меркурием и Солнцем, и некоторые были настолько уверены в существовании этой планеты, что дали ей имя, назвав Вулканом. Но в последние годы стало достаточно ясно, что никакой планеты, достаточно большой, чтобы вызвать наблюдаемый эффект, там быть не может. Настолько тщательно было просеяно каждое возможное объяснение и найдено несостоятельным, что некоторые астрономы сейчас задаются вопросом, не может ли сам закон тяготения быть немного иным, чем всегда предполагалось. Очень небольшое отклонение, действительно, объяснило бы факты, но осторожные астрономы хотят других доказательств, прежде чем рассматривать отклонение тяготения как установленный факт.

Интеллигентные люди иногда спрашивали, как после посвящения стольких трудов изучению небес что-то может оставаться для астрономов, чтобы открыть. Любопытный факт заключается в том, что, хотя они никогда не учились так быстро, как в наши дни, все же кажется, что сейчас есть больше чему учиться, чем когда-либо прежде. Велики и многочисленны нерешенные проблемы нашей науки, но знания сейчас продвигаются в области, которые еще несколько лет назад казались недоступными. Где это остановится, никто не может сказать.

II

НОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ВСЕЛЕННОЙ

Достижения девятнадцатого века по-прежнему являются темой для поздравлений со стороны всех, кто сравнивает нынешнее состояние мира с тем, что было сто лет назад. И все же, если бы мы представили себе самого проницательного пророка, наделенного блестящим воображением, который в 1806 году изложил бы проблемы, которые век мог бы решить, и вещи, которые он мог бы сделать, мы были бы удивлены, увидев, как мало его предсказаний сбылось. Он мог бы вообразить воздушную навигацию и ряд других триумфов того же класса, но у него вряд ли были бы в картине пароходство или телеграф. В 1856 году в Harper's Magazine появилась статья, описывающая некоторые ожидаемые черты жизни в 3000 году н.э. С тех пор мы сделали большие успехи, но они мало похожи на то, что воображал автор. Он не мечтал о телефоне, но описал многое, что еще не сбылось и, вероятно, никогда не сбудется.

Факт в том, что, как бы много ни сделал девятнадцатый век, его последней работой было развлечь себя тем, что он поставил перед этим веком больше проблем для решения, чем сам когда-либо сумел освоить. Мы не сильно ошибемся, если скажем, что сегодня во Вселенной больше загадок, чем было до того, как люди узнали, что она содержит что-то большее, чем объекты, которые они могли видеть.

Что касается чисто материального прогресса, то сомнительно, приготовило ли нам будущее что-то столь же эпохальное, как паровой двигатель или телеграф. Но в области чисто научных открытий мы находим множество вещей, о которых наша философия не мечтала даже десять лет назад.

Величайшие загадки, которые оставил нам девятнадцатый век, относятся к предметам, столь широко разделенным, как структура Вселенной и структура атомов материи. Мы видим все больше и больше этих структур, и мы видим все больше и больше единства повсюду, и все же новые факты, трудные для объяснения, добавляются быстрее, чем старые факты объясняются.

Мы все знаем, что девятнадцатый век был отмечен разделением наук на огромное количество специальностей, конца подразделениям которых не было видно. Но великой работой двадцатого века будет объединение многих из этих специальностей. Физический философ настоящего времени направляет свою мысль на демонстрацию единства творения. Астрономические и физические исследования сейчас объединяются таким образом, что бесконечно великое и бесконечно малое сводятся в одну область знаний. Десять лет назад атомы материи, которых требуются миллионы миллионов, чтобы составить каплю воды, были самыми мелкими объектами, которыми наука могла вообразить себя занятой. Теперь группа экспериментаторов, среди которых видное место занимают профессора Дж. Дж. Томсон, Беккерель и Рентген, продемонстрировали существование объектов настолько мелких, что они находят свой путь среди и между атомами материи, как капли дождя среди зданий города. Еще более удивительно, что, по-видимому, вероятно, хотя это и не было продемонстрировано, что эти маленькие вещи, называемые «корпускулами», играют важную роль в том, что происходит среди звезд. Будь это правдой или нет, несомненно, что во Вселенной существуют эманации какого-то рода, производящие видимые эффекты, исследование которых девятнадцатый век должен был завещать двадцатому.

Для целей навигатора направление магнитной стрелки неизменно в любом месте в течение месяцев и даже лет; но когда проводятся точные научные наблюдения, обнаруживается, что она подвержена многочисленным небольшим изменениям. Самое регулярное из них состоит в ежедневном изменении ее направления. Она движется в одну сторону с утра до полудня, а затем, поздно днем и ночью, поворачивается обратно к своему первоначальному положению. Законы этого изменения были тщательно изучены на основе наблюдений, которые показывают, что оно наименьшее на экваторе и больше по мере продвижения на север в средние широты; но никакого объяснения, опирающегося на неоспоримую основу, никогда не было предложено.

Помимо этих регулярных изменений, существуют другие, очень нерегулярного характера. Время от времени изменения направления магнита становятся шире и быстрее, чем те, что происходят регулярно каждый день. Стрелка может двигаться взад и вперед так беспорядочно, что это показывает действие какой-то необычной возбуждающей причины. Такие движения стрелки обычно наблюдаются, когда бывает яркое полярное сияние. Эта связь показывает, что магнитная буря и полярное сияние должны быть вызваны одними и теми же или какими-то связанными причинами.

Те из нас, кто знаком с астрономическими делами, знают, что количество пятен на Солнце проходит через регулярный цикл изменений, имеющий период в одиннадцать лет и один или два месяца. Теперь любопытный факт заключается в том, что, когда количество и интенсивность магнитных бурь записываются и сравниваются, обнаруживается, что они соответствуют пятнам на Солнце и проходят через тот же одиннадцатилетний период. Вывод кажется почти неизбежным: магнитные бури вызваны какой-то эманацией, исходящей от Солнца, которая возникает по той же причине, что и пятна. Эта эманация происходит не постоянно, а лишь время от времени, как бури следуют одна за другой на Земле. Что это? Каждая попытка обнаружить ее была тщетной. Профессор Хейл в Йеркской обсерватории время от времени в течение нескольких лет использовал свой остроумный спектрогелиограф, который фотографирует Солнце с помощью одного луча спектра. Этот инструмент показывает, что на Солнце происходят бурные действия, которые обычное наблюдение никогда не заставило бы нас заподозрить. Но он не смог с уверенностью показать какую-либо особую эманацию во время магнитной бури или что-либо связанное с такой бурей.

Тайна, которая кажется еще более непроницаемой, связана с так называемыми новыми звездами, которые время от времени вспыхивают. Они предлагают нашему взору самые поразительные явления, когда-либо представленные физическому философу. Сто лет назад такие объекты не представляли никакой тайны. Не было причин полагать, что Творец Вселенной прекратил Свои функции; и, продолжая их, было совершенно естественно, что Он должен был делать постоянные дополнения к Вселенной звезд. Но идея о том, что эти объекты — действительно новые творения, сделанные из ничего, противоречит всем нашим современным идеям и не согласуется с наблюдаемыми фактами. Допуская возможность действительно новой звезды — если бы такой объект был создан, он был бы предназначен занять свое место среди других звезд как постоянный член Вселенной. Вместо этого такие объекты неизменно исчезают через несколько месяцев и превращаются в нечто очень похожее на обычную туманность. Вопрос трансцендентного интереса — это вопрос о причине этих вспышек. Нельзя сказать, что наука до настоящего времени смогла предложить какое-либо предположение, не вызывающее сомнений. Самое определенное — это теория столкновения, согласно которой вспышка вызвана столкновением двух звезд, одна или обе из которых могли ранее быть темными, как планета. Звезды, которые могут быть фактически сфотографированы, вероятно, превышают числом сто миллионов, а те, которые дают слишком мало света, чтобы повлиять на фотографическую пластинку, могут быть значительно более многочисленны, чем те, которые дают. Темные звезды вращаются вокруг ярких бесконечным разнообразием способов, и сложные системы тел, члены которых сильно притягивают друг друга, являются правилом во всей Вселенной. Более того, мы не можем установить предел возможному количеству темных или невидимых звезд, которые могут летать через небесные пространства. Поэтому, хотя мы не можем считать теорию столкновения установленной, она кажется единственной, которая до сих пор была выдвинута и может претендовать на научную основу. Что придает ей больше всего веса, так это крайняя внезапность, с которой новые звезды, насколько это было до сих пор замечено, неизменно вспыхивают. Почти в каждом случае проходило всего два или три дня с момента, когда стало известно о существовании такого объекта, до того, как он достигал почти полной яркости. Фактически, казалось бы, что в случае звезды в Персее, как и в большинстве других случаев, большая часть вспышки произошла в течение двадцати четырех часов. Эта внезапность и быстрота — именно то, что было бы результатом столкновения.

Самая необъяснимая черта из всех — это быстрое формирование туманности вокруг этой звезды. На первых фотографиях последней представленное изображение — просто обычная звезда. Но в течение трех или четырех месяцев деликатные фотографии, сделанные в Ликской обсерватории, показали, что туманный свет окружает звезду и постоянно становится все больше и больше. На первый взгляд в этом факте не было бы ничего необычного. Большие массы интенсивно горячего пара, светящиеся собственным светом, естественно, выбрасывались бы из звезды. Или, если бы звезда изначально была окружена очень редким туманным туманом или паром, последний был бы виден благодаря яркому свету, излучаемому звездой. На этом основывалось объяснение, предложенное Каптейном, которое поначалу казалось очень правдоподобным. Оно заключалось в том, что внезапная волна света, выброшенная звездой, когда она вспыхнула, вызвала освещение окружающего пара, который, хотя на самом деле находился в покое, казался бы расширяющимся со скоростью света, по мере того как освещение достигало все более и более далеких областей туманности. Этот результат может быть предметом точного расчета. Скорость света такова, что он совершил бы облет Земли более семи раз в секунду. Поэтому он исходил бы от звезды со скоростью миллион миль за пять-шесть секунд. За один наш день свет заполнил бы сферу вокруг звезды, имеющую диаметр более чем в 150 раз превышающий расстояние от Солнца до Земли, и более чем в пять раз превышающий размеры всей Солнечной системы. Продолжая свой путь и увеличивая свою сферу день за днем, зрелище, представленное нам, было бы зрелищем постепенно расширяющейся туманной массы — шара слабого света, постоянно увеличивающегося в размерах со скоростью света.

Первое чувство, которое испытает читатель по этому поводу, — это, несомненно, удивление тем, что расстояние до звезды должно быть таким большим, как подразумевало бы это объяснение. Через шесть месяцев после взрыва шар света, как он был фактически сфотографирован, был такого размера, что был бы виден невооруженным глазом только как очень крошечный объект в небе. Возможно ли, чтобы этот крошечный объект был в тысячи раз больше размеров нашей Солнечной системы?

Чтобы увидеть, как обстоит вопрос с этой точки зрения, мы должны иметь некоторое представление о возможном расстоянии до новой звезды. Чтобы получить это представление, мы должны найти какой-то способ оценки расстояний во Вселенной. По причине, которая скоро станет очевидной, мы начнем с величайшей структуры, которую природа предлагает взору человека. Мы все знаем, что Млечный Путь образован бесчисленными звездами, слишком мелкими, чтобы быть индивидуально видимыми невооруженным глазом. Чем мощнее телескоп, через который мы осматриваем небеса, тем больше число звезд, которые можно в нем увидеть. С мощными инструментами, которые сейчас используются для фотографирования неба, число звезд, открытых для света, должно исчисляться сотнями миллионов, и большая часть из них принадлежит Млечному Пути. Чем меньше звезды, которые мы считаем, тем больше их сравнительное число в области Млечного Пути. Из звезд, видимых через телескоп, более половины находятся в Млечном Пути, который можно рассматривать как пояс, охватывающий всю видимую Вселенную.

О диаметре этого пояса мы можем сказать, почти с уверенностью, что он должен быть более чем в тысячу раз больше расстояния от ближайшей неподвижной звезды до нас, и, вероятно, в два или три раза больше. Согласно лучшему суждению, которое мы можем составить, наша Солнечная система расположена вблизи центральной области пояса, так что последний должен находиться на расстоянии от нас, равном половине его диаметра. Отсюда следует, что если мы можем представить себе гигантский циркуль, точки которого простираются от нас до Альфы Центавра, ближайшей звезды, нам пришлось бы отмерить по крайней мере 500 таких расстояний циркулем, а возможно, даже 1000 или более, чтобы достичь области Млечного Пути.

С этим мы должны связать еще один любопытный факт. Из восемнадцати новых звезд, которые наблюдались вспыхнувшими за последние четыреста лет, все находятся в области Млечного Пути. Это, по-видимому, показывает, что, как правило, они принадлежат Млечному Пути. Принимая этот очень правдоподобный вывод, новая звезда в Персее должна была находиться более чем в 500 раз дальше, чем ближайшая неподвижная звезда. Мы знаем, что свету требуется четыре года, чтобы достичь нас от Альфы Центавра. Отсюда следует, что новая звезда находилась на расстоянии, которое свету потребовалось бы более двух тысяч лет, чтобы преодолеть, и вполне вероятно, время в два или три раза больше этого. Требуются лишь самые элементарные представления о геометрии, чтобы увидеть, что если мы предположим, что луч света исходит от звезды на таком расстоянии в направлении, перпендикулярном линии зрения от нас к звезде, мы можем вычислить, как быстро этот луч будет казаться нам движущимся. Допуская, что расстояние составляет всего две тысячи световых лет, видимый размер сферы вокруг звезды, которую свет заполнил бы в конце одного года после взрыва, был бы размером с монету, видимую на расстоянии 2000 ее радиусов, или 1000 ее диаметров — скажем, пятицентовая монета на расстоянии 60 футов. Но, как matter of fact, туманное освещение расширялось со скоростью в десять-двадцать раз большей, чем эта.

Идея о том, что туманность вокруг новой звезды была сформирована освещением, вызванным светом взрыва, распространяющимся во все стороны, поэтому не удовлетворяет нас, не потому, что расширение туманности казалось таким медленным, а потому, что оно было во много раз быстрее скорости света. Другая причина полагать, что это была не просто волна света, предлагается тем фактом, что она происходила не регулярно во всех направлениях от звезды, а, казалось, выстреливала под разными углами.

До настоящего времени скорость света была для науки, как и для интеллекта нашего рода, почти символом величайшей из возможных скоростей. Чем внимательнее мы размышляем над этим случаем, тем яснее мы увидим трудность в допущении того, что какое-либо агентство движется со скоростью кажущихся эманаций от новой звезды в Персее.

Поскольку это излучение день за днем распространяется все дальше, читатель может задаться вопросом, не является ли это явление следствием какой-либо иной причины, нежели просто движение света. Не может ли взрыв, происходящий в центре звезды, вызвать эффект, который будет распространяться быстрее света? Мы можем лишь ответить, что науке о подобных факторах ничего не известно.

Но есть ли на самом деле что-то внутренне невероятное в существовании фактора, движущегося со скоростью, во много раз превышающей скорость света? Считая, что это так, мы можем впасть в ошибку, очень похожую на ту, которую совершили наши предшественники, полагая, что звезды не могут находиться на таких расстояниях, на которых, как мы теперь знаем, они действительно расположены.

Принимая как факт существование факторов, которые перемещаются от Солнца к планете и от звезды к звезде со скоростью, превосходящей все наши прежние представления, первым делом возникает вопрос об их природе и способе действия. На сегодняшний день этот вопрос остается таким, на который мы не видим способа дать исчерпывающий ответ. Первая трудность заключается в том, что у нас нет никаких доказательств существования этих агентов, кроме тех, что предоставляются их действием. Мы видим, что Солнце проходит через регулярный цикл пульсаций, каждая из которых требует одиннадцати лет для завершения; и мы видим, что одновременно с этим земной магнетизм проходит через аналогичный цикл пульсаций. Таким образом, связь между ними кажется абсолютно доказанной. Но когда мы спрашиваем, с помощью какого агента Солнце может влиять на магнетизм Земли, и когда мы прослеживаем прохождение какого-либо агента между двумя телами, мы не находим ничего, что объяснило бы это действие. По всем признакам, пространство между Землей и Солнцем представляет собой идеальную пустоту. То, что электричество не может само по себе проходить через вакуум, кажется хорошо установленным законом физики. Правда, электромагнитные волны, которые, как предполагается, имеют ту же природу, что и световые, и которые используются в беспроводном телеграфе, проходят через вакуум и могут проходить от Солнца к Земле. Но нет способа объяснить, как такие волны могли бы создавать или влиять на магнетизм Земли.

Загадочные эманации различных веществ при определенных условиях могут иметь тесную связь с еще одной тайной Вселенной. Фундаментальным законом Вселенной является то, что когда тело излучает свет или тепло, или что-либо способное превратиться в свет или тепло, оно может делать это только за счет расхода силы, ограниченной в своем запасе. Солнце и звезды постоянно посылают поток тепла. Они исчерпывают внутренний запас чего-то, что должно быть ограничено в объеме. Откуда берется этот запас? Как поддерживается тепло Солнца? Если бы это было горячее тело, остывающее само по себе, то потребовалось бы всего несколько лет, чтобы оно остыло настолько, что его поверхность стала бы твердой и очень скоро холодной. В последние годы общепринятой стала теория, согласно которой запас тепла поддерживается за счет постоянного сжатия Солнца, за счет взаимного тяготения его частей по мере остывания. Эта теория имеет то преимущество, что позволяет нам с некоторой степенью точности рассчитать, с какой скоростью Солнце должно сжиматься, чтобы поддерживать запас тепла, которое оно излучает. Согласно этой теории, десять миллионов лет назад оно должно было иметь вдвое больший диаметр, чем сейчас, в то время как менее двадцати миллионов лет назад оно не могло существовать иначе, как в виде огромной туманности, заполняющей всю Солнечную систему. Мы должны помнить, что эта теория — единственная, которая объясняет запас тепла даже на протяжении человеческой истории. Если она верна, то Солнце, Земля и Солнечная система должны быть моложе двадцати миллионов лет.

Здесь вступают геологи и говорят нам, что этот вывод совершенно недопустим. Изучение земных пластов и многих других геологических явлений, уверяют они, делает достоверным тот факт, что Земля должна была существовать в своем нынешнем состоянии в течение сотен миллионов лет. В течение всего этого времени не могло быть значительного уменьшения запаса тепла, излучаемого Солнцем.

Астроном, рассматривая этот аргумент, вынужден признать, что сталкивается с подобной трудностью в отношении звезд и туманностей. Невозможно считать эти объекты новыми; они должны быть такими же старыми, как сама Вселенная. Они излучают тепло и свет год за годом. По всей вероятности, они делали это на протяжении миллионов лет. Откуда берется этот запас? Геолог вполне может заявить, что пока астроном не объяснит эту тайну в своей собственной области, он не может объявить выводы геологии о возрасте Земли совершенно недопустимыми.

Теперь научные эксперименты последних двух лет перенесли эту тайну небесных пространств прямо в наши земные лаборатории. М. и мадам Кюри открыли необычный металл радий, который, по-видимому, непрерывно испускает свет, тепло и другие лучи, не черпая, насколько удалось установить, необходимую энергию из какого-либо внешнего источника. Как мы уже отмечали, такое излучение должно исходить из какого-то хранилища энергии. Находится ли это хранилище в самой среде, или последняя черпает ее из окружающих объектов? Если это так, то она должна поглощать тепло из этих объектов. Этот вопрос был решен профессором Дьюаром в Королевском институте в Лондоне путем помещения радия в среду, соседствующую с самой холодной из тех, что когда-либо создавала наука — жидким воздухом. Последний окружен единственной еще более холодной средой — жидким водородом, так что никакое тепло не может достичь его. В этих условиях радий продолжает выделять тепло, выкипая жидкий воздух до тех пор, пока последний полностью не исчезнет. Вместо того чтобы излучение уменьшалось со временем, оно, скорее, кажется, возрастает.

Призванная объяснить все это, наука может лишь сказать, что в радии должен происходить молекулярный процесс, соответствующий выделяемому им теплу. Что это за процесс — до сих пор полная загадка. Это загадка, которую мы находим как в тех мельчайших образцах редчайших веществ под нашими микроскопами, так и на Солнце, и в огромных туманных массах, среди которых вся наша Солнечная система была бы лишь пылинкой. Разгадка этой тайны должна стать великой задачей науки двадцатого века. Какие результаты последуют для человечества, сказать нельзя, так же как нельзя было сказать двести лет назад, что принесет современная наука. Возможно, перед лицом будущих открытий все хваленые достижения девятнадцатого века займут то скромное место, которое мы сейчас отводим науке восемнадцатого века — место младенца, которому предстоит вырасти в мужчину.

III

СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ

Вопросы о протяженности Вселенной в пространстве и ее длительности во времени, особенно о ее возможной бесконечности в пространстве или времени, представляют высочайший интерес как для философии, так и для науки. Традиционная философия не имела средств для решения этих вопросов, кроме соображений, подсказанных чистым разумом, аналогией и тем общим соответствием вещей, которое, как предполагалось, определяет порядок природы. С развитием современной науки эти вопросы перешли в область фактов и могут быть решены только результатами наблюдений и изучением законов, к которым эти результаты могут привести.

С философской точки зрения дискуссия по этому предмету, имеющая такой вес, что в истории мысли ей должно быть отведено место выше всех остальных, — это дискуссия Канта в его «Критике». Здесь мы находим два противоположных суждения: тезис о том, что Вселенная занимает лишь конечное пространство и имеет конечную длительность; и антитезис о том, что она бесконечна как по протяженности в пространстве, так и по длительности во времени. Оба этих противоположных суждения, как показано, допускают доказательство с равной силой, не прямо, а методами reductio ad absurdum (доведения до абсурда). Трудность, обсуждавшаяся Кантом, была более лаконично выражена Гамильтоном, который указал, что мы не можем представить себе ни бесконечное пространство, ни пространство как ограниченное. Методы и выводы современной астрономии, однако, никоим образом не противоречат рассуждениям Канта, насколько они простираются. Дело в том, что проблема, с которой тщетно боролся кёнигсбергский философ, — это та, которую наша наука не может решить, как не могла и его логика. Мы можем надеяться получить полную информацию обо всем, что находится в пределах досягаемости телескопа, и проследить до самого начала каждый процесс, который мы сейчас видим происходящим в пространстве. Но перед вопросами об абсолютном начале вещей или о границе, за которой ничего не существует, наши средства исследования совершенно бессильны.

Другой пример древнего метода можно найти в великом труде Коперника. Примечательно, насколько первый толкователь системы мира был поглощен философией своего времени, которую он унаследовал от своих предшественников. Это видно не только в общем ходе мысли в первых главах его труда, но и среди его вводных положений. Первое из них гласит, что Вселенная — mundus — так же, как и Земля, имеет сферическую форму. Его аргументы в пользу сферичности Земли, полученные из наблюдений, являются немногим более чем повторением аргументов Птолемея и поэтому не представляют особого интереса. Его утверждение о том, что Вселенная сферична, однако, основано не на наблюдениях, а на соображениях о совершенстве сферической формы, общей тенденции тел — капли воды, например — принимать эту форму, а также на сферичности Солнца и Луны. Эта идея сохранялась в его сознании, хотя фундаментальная концепция его системы устраняла идею о том, что Вселенная имеет какую-либо четко определенную форму.

Вопрос, как он ставится современной астрономией, таков: мы видим разбросанные по пространству во всех направлениях многие миллионы звезд различных порядков яркости и на расстояниях столь огромных, что они не поддаются точному измерению, за исключением немногих ближайших. Имеет ли это скопление звезд какую-либо четко определенную границу, или то, что мы видим, — это лишь та часть бесконечной массы, которая случайно оказалась в пределах досягаемости наших телескопов? Если бы мы были перенесены к самой далекой звезде, о которой нам известно, обнаружили бы мы там себя все еще окруженными звездами со всех сторон, или пространство за ее пределами было бы пустым? Допуская, что в любом или каждом направлении существует предел Вселенной и что пространство за его пределами, следовательно, пусто, какова форма всей системы и расстояние до ее границ? Предварительными в некотором роде к этим вопросам являются более доступные: из какого рода материи сформирована Вселенная? и в какие тела собрана эта материя?

Для древних небесная сфера была реальностью, а не просто эффектом перспективы, как мы ее рассматриваем. Звезды были расположены на ее поверхности или, по крайней мере, на небольшом расстоянии внутри ее кристаллической массы. За ее пределами воображение помещало эмпирей. Когда и как эти концепции исчезли из сознания человека, сказать так же трудно, как и то, когда и как Санта-Клаус трансформируется в сознании ребенка. Они не рассматриваются как реальности ни одним астрономическим автором, начиная с Птолемея; тем не менее, впечатления и формы мышления, к которым они привели, хорошо заметны у Коперника и слабо прослеживаются у Кеплера. Последний, возможно, первым предположил, что Солнце может быть одной из звезд; однако из-за недостаточного знания относительной яркости последних он пришел к выводу, что расстояния между ними меньше, чем расстояние, отделяющее их от Солнца. Последнее, как он полагал, находится в центре обширного пустого региона внутри системы звезд.

Для нас великое скопление миллионов звезд, о которых нам стало известно благодаря телескопу, вместе со всеми невидимыми телами, которые могут содержаться в пределах системы, образует Вселенную. Здесь термин «Вселенная», возможно, является спорным, поскольку могут существовать и другие системы, помимо той, с которой мы знакомы. Термин «звездная система», следовательно, является более подходящим для обозначения рассматриваемого скопления звезд.

Примечательно, что первым известным автором теории формы и устройства системы, которая была наиболее общепринятой, по-видимому, был писатель, в остальном неизвестный в науке — Томас Райт из Дарема, Англия. Говорят, что он опубликовал книгу о теории Вселенной около 1750 года. Не похоже, чтобы эта работа носила сугубо научный характер, и, возможно, она слишком походила на спекуляцию, чтобы привлечь внимание в научных кругах. Одной из любопытных особенностей истории является то, что именно Кант первым процитировал теорию Райта, указал на ее соответствие внешнему виду Млечного Пути и показал ее общую разумность. Но в то время работа кёнигсбергского философа, по-видимому, не привлекла большего внимания среди его научных современников, чем работа Райта.

Слава Канта как философа-спекулянта настолько затмила его научную работу, что последняя лишь недавно была оценена по достоинству. Он был автором взглядов, которые, хотя и были несовершенны в деталях, воплощали удивительное количество результатов недавних исследований структуры и формы Вселенной, а также происходящих в ней изменений. Самая любопытная иллюстрация того, как он пришел к правильному выводу путем ошибочных рассуждений, найдена в его предвосхищении современной теории постоянного замедления скорости, с которой Земля вращается вокруг своей оси. Он полагал, что этот эффект должен быть результатом силы, оказываемой приливной волной, когда она, двигаясь на запад, ударяется о восточные побережья Азии и Америки. Противоположный вывод был сделан Лапласом, который показал, что эффект этой силы нейтрализуется силами, создающими волну и действующими в противоположном направлении. И все же почти столетие спустя было показано, что, хотя Лаплас был совершенно прав в отношении общих принципов, трение движущейся воды должно препятствовать полной нейтрализации двух противоположных сил и оставлять небольшую остаточную силу, действующую на запад и замедляющую вращение. Вывод Канта был подтвержден, но действием, отличным от того, которое он предполагал.

Теория Райта и Канта, которая была еще более развита Гершелем, заключалась в том, что наша звездная система имеет форму, несколько напоминающую сплюснутый цилиндр, или, возможно, ту, которую приняла бы Земля, если бы вследствие более быстрого вращения выпуклость на ее экваторе и сплюснутость у полюсов были доведены до крайнего предела. Эту форму правильно, хотя и сатирически, сравнивали с формой точильного камня. Она основывается в некоторой степени, но не полностью, на идее о том, что звезды разбросаны по пространству с одинаковой плотностью во всех направлениях и что внешний вид Млечного Пути обусловлен тем фактом, что мы, находясь в центре этой сплюснутой системы, видим больше звезд в направлении окружности системы, чем в направлении ее полюсов. Аргумент, на котором основывается рассматриваемый взгляд, может быть прояснен следующим образом.

Давайте выберем для наших наблюдений тот час ночи, когда Млечный Путь проходит по нашему горизонту. Это почти так в вечера мая и июня, хотя совпадение с горизонтом никогда не может быть точным, кроме как для наблюдателей, расположенных вблизи тропиков. Используя фигуру точильного камня, мы в его центре будем иметь его окружность вокруг нашего горизонта, в то время как ось будет почти вертикальной. Точки, в которых последняя пересекает небесную сферу, называются галактическими полюсами. Будет два таких полюса: один в рассматриваемый час вблизи зенита, другой в нашем надире, и поэтому невидимый для нас, хотя и видимый для наших антиподов. Наш горизонт соответствует, так сказать, центральному кругу Млечного Пути, который теперь окружает нас со всех сторон в горизонтальном направлении, в то время как галактические полюса находятся на расстоянии 90 градусов от каждой его части, как каждая точка горизонта находится на расстоянии 90 градусов от зенита.

Давайте теперь подсчитаем количество звезд, видимых в мощный телескоп в области небес вокруг галактического полюса, который сейчас является нашим зенитом, и найдем среднее число на квадратный градус. Это будет богатство региона звездами. Затем мы возьмем регионы, более близкие к горизонтальному Млечному Пути — скажем, тот, что содержится между 10 и 20 градусами от зенита — и путем аналогичного подсчета найдем его богатство звездами. Мы делаем то же самое для других регионов, все ближе и ближе к горизонту, пока не достигнем самой галактики. Результатом всех подсчетов будет то, что богатство неба звездами наименьшее вокруг галактического полюса и увеличивается во всех направлениях к Млечному Пути.

Без таких подсчетов звезд мы могли бы представить нашу звездную систему как шарообразное скопление звезд, вокруг которого рассматриваемый объект проходит как пояс; и мы могли бы взять глобус с цепью, проходящей вокруг него, как репрезентацию возможной фигуры звездной системы. Но фактическое увеличение плотности звезд, которое мы отметили, показывает нам, что этот взгляд неверен. Природу и обоснованность выводов, которые следует сделать, можно лучше всего оценить путем изложения некоторых особенностей этой тенденции звезд скапливаться к галактическому кругу.

Наиболее примечателен тот факт, что эта тенденция наблюдается даже среди более ярких звезд. Без телескопа или специальных знаний внимательный наблюдатель звезд заметит, что самые блестящие созвездия проявляют эту тенденцию. Великолепный Орион, Большой Пес, содержащий самую яркую звезду на небе, Кассиопея, Персей, Лебедь и Лира с ее ярко-голубой Вегой, не говоря уже о таких созвездиях, как Южный Крест, — все они лежат в Млечном Пути или вблизи него. Скиапарелли распространил это исследование на все звезды, видимые невооруженным глазом. Он нанес на планисферы количество таких звезд в каждом регионе неба площадью 5 градусов в квадрате. Каждый регион был затем заштрихован оттенком, который был темнее по мере того, как регион был богаче звездами. Само существование Млечного Пути игнорировалось в этой работе, хотя его самые темные заштрихованные регионы лежат вдоль курса этого пояса. Проведя полосу вокруг неба так, чтобы она следовала за его самыми темными регионами или покрывала их, мы заново откроем курс Млечного Пути без какой-либо ссылки на реальный объект. Едва ли нужно добавлять, что этот результат был бы достигнут с еще большей точностью, если бы мы включили телескопические звезды до любой степени величины — нанеся их на карту и заштриховав карту таким же образом. Что мы узнаем из этого, так это то, что звездная система не является нерегулярным хаосом; и что, несмотря на все ее незначительные нерегулярности, она может рассматриваться как построенная с особой привязкой к Млечному Пути как к фундаменту.

Другой особенностью рассматриваемой тенденции является то, что она становится все более выраженной по мере того, как мы включаем в наш подсчет более слабые звезды. Галактический регион, возможно, в два раза богаче звездами, видимыми невооруженным глазом, чем остальная часть неба. Среди телескопических звезд до девятой величины он в три или четыре раза богаче. Среди звезд, обнаруженных на фотографиях неба, сделанных в Гарвардской и других обсерваториях, и в звездных подсчетах Гершелей, он в пять-десять раз богаче.

Другой особенностью, показывающей единство системы, является симметрия небес по обе стороны от галактического пояса. Давайте вернемся к нашему предположению о таком положении небесной сферы по отношению к горизонту, что последний совпадает с центральной линией этого пояса, а один галактический полюс находится вблизи нашего зенита. Небесное полушарие, которое, будучи над нашим горизонтом, видимо для нас, — это то, на которое мы до сих пор направляли наше внимание при описании распределения звезд. Но под нашим горизонтом находится другое полушарие, полушарие наших антиподов, которое является аналогом нашего. Звезды, которые оно содержит, находятся в другой части Вселенной, чем те, которые мы видим, и без единства плана не подчинялись бы тому же закону. Но самые точные подсчеты звезд, которые были сделаны, не показывают никакой разницы в их общем расположении в двух полушариях. Они так же плотны вокруг южного галактического полюса, как и вокруг северного. Они проявляют ту же тенденцию скапливаться к Млечному Пути в полушарии, невидимом для нас, как и в полушарии, которое мы видим. Незначительные различия и нерегулярности, действительно, обнаруживаются при перечислении, но они не больше тех, что неизбежно должны возникнуть из-за трудности остановки нашего подсчета на совершенно фиксированной величине. Цель подсчета звезд — не оценить общее количество звезд, ибо это выше наших сил, а количество, видимое с помощью данного телескопа. В такой работе разные наблюдатели исследовали разные части неба, и при подсчете одного и того же региона двумя наблюдателями мы обнаружим, что, хотя они пытаются остановиться на одной и той же величине, каждый включит большое количество звезд, которые другой опускает. Поэтому есть место для значительной разницы в количестве зарегистрированных звезд без какой-либо фактической неравномерности между двумя полушариями.

Соответствующее сходство обнаруживается в физическом строении звезд, выявленном с помощью спектроскопа. Млечный Путь чрезвычайно богат голубоватыми звездами, которые составляют значительное большинство видимых там облакоподобных масс. Но когда мы удаляемся от галактики в одну сторону, мы обнаруживаем, что голубые звезды становятся реже, в то время как звезды, имеющие желтоватый оттенок, становятся относительно более многочисленными. Эта разница в цвете также одинакова по обе стороны от галактической плоскости. Нельзя обнаружить и никакой систематической разницы между собственными движениями звезд в этих двух полушариях. Если наибольшее известное собственное движение найдено в одном, то второе по величине — в другом. Подсчитывая все известные звезды, имеющие собственные движения, превышающие заданный предел, мы находим примерно столько же в одном полушарии, сколько и в другом. В этом отношении также Вселенная кажется одинаковой на всем своем протяжении. Именно единообразие, преобладающее во всей видимой Вселенной, насколько мы можем видеть, в двух противоположных направлениях, внушает нам уверенность в возможности в конечном итоге прийти к какому-то обоснованному выводу относительно протяженности и структуры системы.

Все эти факты сходятся в поддержке взгляда Райта, Канта и Гершеля на форму Вселенной. Чем дальше звезды простираются в каком-либо направлении, тем больше звезд мы можем видеть в этом направлении. В направлении оси цилиндра расстояния до границы наименьшие, поэтому мы видим меньше звезд. Чем дальше мы направляем наше внимание к экваториальным регионам системы, тем больше расстояние от нас до границы, и, следовательно, тем больше звезд мы видим. Тот факт, что увеличение количества звезд, видимых в направлении экваториального региона системы, больше, чем меньше звезды, является естественным следствием того факта, что далекие звезды попадают в поле нашего зрения в большем количестве в направлении экваториальных, чем полярных регионов.

Возражения против гершелевского взгляда были выдвинуты на том основании, что он предполагает приблизительно равномерное распределение звезд в пространстве. Утверждалось, что тот факт, что мы видим больше звезд в одном направлении, чем в другом, может возникать не просто из-за того, что мы смотрим через более глубокий слой, как полагал Гершель, но может быть обусловлен тем, что звезды более редко разбросаны в направлении оси системы, чем в направлении ее экваториального региона. Большие неравенства в богатстве соседних регионов в Млечном Пути показывают, что гипотеза равномерного распределения не применима к экваториальному региону. Поэтому было сделано заявление, что нет доказательств того, что система простирается дальше в экваториальном направлении, чем в полярном.

Рассмотрение этого возражения требует более пристального изучения того, что мы должны понимать под формой нашей системы. Мы уже указывали на невозможность назначения какой-либо границы, за которой мы можем сказать, что ничего не существует. И даже в отношении границы нашей звездной системы невозможно назначить какой-либо точный предел, за которым ни одна звезда не была бы видна нам. Аналогия скоплений звезд, видимых в различных частях небес, заставляет нас предположить, что у нашей системы может не быть четко определенной формы, но что, по мере того как мы будем удаляться все дальше и дальше, мы будем видеть случайные разбросанные звезды на, возможно, неопределенном расстоянии. Истина, вероятно, заключается в том, что, как при восхождении на гору мы обнаруживаем, что деревья, которые могут быть очень густыми у ее подножия, постепенно редеют по мере приближения к вершине, где их может быть мало или совсем не быть, так мы могли бы обнаружить, что звезды редеют, если бы могли улететь в далекие регионы пространства. Практический вопрос заключается в том, обнаружили бы мы это раньше при таком полете, двигаясь в направлении оси нашей системы, чем направляя наш курс к Млечному Пути. Если в конце концов достигается точка, за которой остаются лишь немногие разбросанные звезды, такая точка для нас отмечала бы границу нашей системы. С этой точки зрения ответ не кажется вызывающим сомнений. Если, двигаясь в каждом направлении, мы отметим точку, если таковая имеется, в которой большая масса звезд видна позади нас, совокупность всех этих точек будет лежать на поверхности той общей формы, которую предполагал Гершель.

Существует еще одно прямое указание на конечность нашей звездной системы, которого мы не касались. Если бы эта система простиралась без предела в любом направлении, то, как показывает геометрический процесс, который нет необходимости объяснять в данной связи, но который носит характер математического доказательства, небеса в каждом направлении, где это было бы верно, пылали бы светом полуденного солнца. Это сильно отличалось бы от сине-черного неба, которое мы действительно видим в ясную ночь, и которое, с оговоркой, которую мы рассмотрим далее, показывает, что, как бы далеко ни простиралась наша звездная система, она не бесконечна. За пределами этого отрицательного вывода факт не учит нас многому. Огромно, действительно, расстояние, на которое система могла бы простираться, не делая небо намного ярче, чем оно есть, и мы должны прибегнуть к другим соображениям в поисках признаков границы или даже заметного поредения звезд.

Если, как предполагалось ранее, звезды не сильно различались по количеству излучаемого каждой из них света, и если их разнообразие видимой величины было обусловлено главным образом большим расстоянием более слабых звезд, то яркость звезды позволила бы нам сформировать более или менее приблизительное представление о ее расстоянии. Но накопленные исследования последних семидесяти лет показывают, что звезды настолько колоссально различаются по своей фактической светимости, что видимая яркость звезды дает нам лишь очень несовершенное представление о ее расстоянии. Хотя в среднем более яркие звезды должны быть ближе к нам, чем более слабые, из этого отнюдь не следует, что очень яркая звезда, даже первой величины, находится среди ближайших к нашей системе. Две звезды заслуживают особого упоминания в этой связи: Канопус и Ригель. Первая является, за единственным исключением Сириуса, самой яркой звездой на небе. Другая — звезда первой величины в юго-западном углу Ориона. Самые продолжительные и полные измерения параллакса, которые были сделаны, — это те, что проводились Гиллом на Мысе Доброй Надежды для этих двух и некоторых других ярких звезд. Результаты, опубликованные в 1901 году, показывают, что ни одно из этих тел не имеет параллакса, который можно было бы измерить самыми совершенными инструментальными средствами, известными астрономии. Другими словами, расстояние до этих звезд неизмеримо велико. Фактическое количество света, излучаемого каждой из них, безусловно, в тысячи, а вероятно, и в десятки тысяч раз превышает количество света Солнца.

Несмотря на трудности, окружающие этот предмет, мы можем, по крайней мере, сказать что-то о расстоянии значительного числа звезд. Для нашей оценки доступны два метода — измерения параллакса и определение собственных движений.

Проблема звездного параллакса, простая по своей концепции, является самой тонкой и трудной из всех, с которыми приходится сталкиваться практическому астроному. Представление о ней можно получить, предположив, что крошечный объект на вершине горы, неизвестно на каком расстоянии в милях, виден через телескоп. Наблюдателю разрешается изменить положение своего инструмента на два дюйма, но не более. От него требуется определить изменение направления на объект, вызванное этим крошечным смещением, с точностью, достаточной для определения расстояния до горы. Это вполне аналогично определению изменения направления, в котором мы видим звезду, когда Земля, двигаясь по своей огромной орбите, проходит от одного края своей орбиты до другого. Представляя это движение в таком масштабе, что расстояние нашей планеты от Солнца будет равно одному дюйму, мы обнаружим, что ближайшая звезда в том же масштабе будет находиться на расстоянии более четырех миль, и едва ли одна из миллиона будет на меньшем расстоянии, чем десять миль. Только благодаря удивительному совершенству как гелиометра, инструмента, в основном используемого для этих измерений, так и методов наблюдения, можно увидеть хоть какое-то смещение даже среди ближайших звезд. Параллаксы, возможно, сотни звезд были определены с большей или меньшей точностью, и еще несколько сотен могут быть достаточно близко для измерения. Все остальные неизмеримо далеки; и только с помощью статистических методов, основанных на их собственных движениях и их вероятном приближении к равенству в распределении, можно получить хоть какое-то представление об их расстояниях.

Чтобы сформировать концепцию звездной системы, мы должны иметь единицу измерения, превышающую не только любой земной стандарт, но даже любое расстояние в Солнечной системе. Для чисто астрономических целей наиболее удобной единицей является расстояние, соответствующее параллаксу в 1", что немного более чем в 200 000 раз превышает расстояние до Солнца. Но для целей всех, кроме профессионального астронома, наиболее удобной единицей будет световой год — то есть расстояние, которое свет прошел бы за один год. Это равно произведению 186 000 миль, расстояния, пройденного за одну секунду, на 31 558 000, количество секунд в году. Читатель, который пожелает это сделать, может выполнить умножение самостоятельно. Произведение составит около 63 000 расстояний до Солнца.

[Иллюстрация с подписью: Типичное звездное скопление — Центавра]

Ближайшая звезда, расстояние до которой мы знаем, Альфа Центавра, находится от нас на расстоянии более четырех световых лет. По всей вероятности, это действительно ближайшая звезда, и совсем не вероятно, что какая-либо другая звезда находится в пределах шести световых лет. Более того, если бы мы были перенесены к этой звезде, вероятность кажется такой, что Солнце теперь было бы ближайшей звездой к нам. Улетая к любой другой из звезд, параллакс которых был измерен, мы, вероятно, обнаружили бы, что среднее значение шести или восьми ближайших звезд вокруг нас колеблется где-то между пятью и семью световыми годами. Мы можем, в некотором смысле, назвать восемь световых лет звездным расстоянием, подразумевая под этим термином среднее из ближайших расстояний от одной звезды до окружающих ее.

Чтобы представить результат измерений параллакса в другой форме, давайте предположим, что вокруг нашего Солнца как центра описана система концентрических сфер, каждая из поверхностей которых находится на расстоянии шести световых лет за пределами сферы, находящейся внутри нее. Внутренняя находится на расстоянии шести световых лет вокруг Солнца. Поверхность второй сферы будет находиться на расстоянии двенадцати световых лет, третьей — восемнадцати и т. д. Объемы пространства внутри каждой из этих сфер будут относиться как кубы диаметров. Наиболее вероятный вывод, который мы можем сделать из измерений параллакса, заключается в том, что первая сфера будет содержать, помимо Солнца в центре, только Альфу Центавра. Вторая, на расстоянии двенадцати световых лет, вероятно, будет содержать, помимо этих двух, шесть других звезд, всего восемь. Третья может содержать еще двадцать одну, всего двадцать семь звезд внутри третьей сферы, что является кубом трех. Внутри четвертой, вероятно, было бы найдено шестьдесят четыре звезды, так как это куб четырех, и так далее.

За пределами этого никакие измерения параллакса, сделанные до сих пор, не окажут нам большой помощи. Мы можем лишь сделать вывод, что, вероятно, тот же закон справедлив для большого числа сфер, хотя совершенно точно, что он не соблюдается бесконечно. Для получения большего количества света по этому вопросу мы должны прибегнуть к собственным движениям. Последние слова астрономии по этому предмету могут быть кратко суммированы. Как правило, ни одна звезда не находится в покое. Каждая движется через пространство со скоростью, которая сильно различается у разных звезд, но почти всегда является быстрой, если измерять ее по любому стандарту, к которому мы привыкли. Медленна и нерешительна, действительно, та звезда, которая не делает более мили в секунду. За двумя или тремя исключениями, где вступает в силу притяжение спутника, движение каждой звезды, насколько оно определено до сих пор, происходит по прямой линии. В своем внешнем движении летящее тело не отклоняется ни вправо, ни влево. Можно с уверенностью сказать, что если какое-либо отклонение и произойдет, то потребуются тысячи лет, чтобы наши земные наблюдатели распознали его.

Как бы быстр ни был курс этих объектов, расстояния, которые мы описали, таковы, что в подавляющем большинстве случаев все наблюдения, сделанные до сих пор за положениями звезд, не показывают никакого хорошо установленного движения. Только в случае ближайших из этих объектов мы можем ожидать, что какое-либо движение будет заметно в течение периода, ни в коем случае не превышающего ста пятидесяти лет, на протяжении которого простираются точные наблюдения. Усилия всех обсерваторий, которые занимаются такой работой, до настоящего времени не равны задаче борьбы с движениями всех звезд, которые можно увидеть с помощью инструментов, и достижения решения относительно собственного движения в каждом конкретном случае. Как сейчас обстоит вопрос, цель астронома — определить, какие звезды имеют собственные движения, достаточно большие, чтобы быть хорошо установленными. Чтобы сделать наше утверждение по этому предмету ясным, необходимо понимать, что под этим термином астроном подразумевает не скорость звезды в пространстве, а ее угловое движение, как он наблюдает его на небесной сфере. Звезда, движущаяся вперед с заданной скоростью, будет иметь большее собственное движение в зависимости от того, насколько она ближе к нам. Чтобы избежать всякой двусмысленности, мы будем использовать термин «скорость» для выражения скорости в милях в секунду, с которой такое тело движется через пространство, и термин «собственное движение» для выражения кажущегося углового движения, которое астроном измеряет на небесной сфере.

К настоящему времени были найдены две звезды, собственные движения которых настолько велики, что, если бы они продолжались, тела совершили бы полный круг по небесам менее чем за 200 000 лет. Одной из них потребовалось бы около 160 000, другой — около 180 000 лет для совершения круга. Из других звезд, имеющих быстрое движение, только около ста завершили бы свой курс менее чем за миллион лет.

Совсем недавно система наблюдений за звездами до девятой величины была почти завершена международным объединением обсерваторий. Наиболее важный вывод из этих наблюдений относится к распределению звезд по отношению к Млечному Пути, который мы уже описали. Мы показали, что звезды каждой величины, яркие и слабые, проявляют тенденцию скапливаться к этому поясу. Поэтому примечательно, что никакой такой тенденции не наблюдается в случае тех звезд, которые имеют собственные движения, достаточно большие, чтобы быть точно определенными. Насколько сейчас видно, такие звезды одинаково разбросаны по небесам, без ссылки на курс Млечного Пути. Вывод очевиден. Эти звезды все находятся внутри пояса Млечного Пути, и внутри сферы, которая содержит их, распределение в пространстве приблизительно равномерно. По крайней мере, нет никакой хорошо выраженной конденсации в направлении галактики или какого-либо заметного поредения к ее полюсам. Что мы можем сказать о протяженности этой сферы?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны рассмотреть, есть ли какая-либо средняя или обычная скорость, которую звезда имеет в пространстве. Большое количество движений в луче зрения — то есть в направлении линии от нас к звезде — было измерено с большой точностью Кэмпбеллом в Ликской обсерватории и другими астрономами. Статистические исследования Каптейна также проливают много света на этот предмет. Результаты этих исследователей хорошо согласуются в том, что показывают среднюю скорость в пространстве — прямолинейное движение, как мы можем его назвать — двадцать одну милю в секунду. Некоторые звезды могут двигаться медленнее этого в любой степени; другие — быстрее. В двух или трех случаях скорость превышает сто миль в секунду, но это совершенно исключительные случаи. Взяв несколько тысяч звезд, имеющих заданное собственное движение, мы можем сформировать общее представление об их среднем расстоянии, хотя большое количество из них будет превышать это среднее в значительной степени. Вывод, сделанный таким образом, заключался бы в том, что звезды, имеющие кажущееся собственное движение 10" в столетие или более, в основном содержатся внутри или лежат недалеко за пределами сферы, поверхность которой находится на расстоянии от нас в 200 световых лет. Принимая объем пространства, который, как мы показали, природа, по-видимому, отводит каждой звезде, эта сфера должна содержать 27 000 звезд в общей сложности. Существует около 10 000 звезд, известных как имеющие собственное движение величиной 10". Но нет никакого фактического расхождения между этими результатами, потому что не только существуют, по всей вероятности, огромное количество звезд, собственное движение которых еще не распознано, но и внутри сферы находится большое количество звезд, движение которых меньше среднего. С другой стороны, вероятно, что значительное количество из этих 10 000 звезд находится на расстоянии по крайней мере в полтора раза большем, чем радиус сферы.

В целом, кажется вероятным, что на расстоянии до 300 или даже 400 световых лет нет заметного неравенства в распределении звезд. Если бы мы исследовали небеса на этом расстоянии, мы не обнаружили бы ни начала Млечного Пути в одном направлении, ни очень заметного поредения в другом. Этот вывод вполне согласуется с вероятностями данного случая. Если бы все звезды, которые образуют основу Млечного Пути, были стерты, мы, вероятно, обнаружили бы 100 000 000, возможно, даже больше, оставшихся. Назначая каждой звезде пространство, уже показанное как ее квота, нам потребовалась бы сфера радиусом около 3000 световых лет, чтобы содержать такое количество звезд. На некотором таком расстоянии, как это, мы могли бы обнаружить поредение звезд в направлении галактических полюсов или начало Млечного Пути в направлении этого потока.

Даже если бы это не было обнаружено на расстоянии, которое мы предположили, совершенно точно, что на некотором большем расстоянии мы, по крайней мере, обнаружили бы, что регион Млечного Пути богаче звездами, чем регион вблизи галактических полюсов. Существует веская причина, основанная на внешнем виде звезд Млечного Пути, их физическом строении и их величинах, видимых в телескоп, полагать, что, если бы мы были помещены на одну из этих звезд, мы обнаружили бы, что звезды вокруг нас расположены более густо, чем они расположены вокруг нашей системы. Другими словами, квота пространства, заполняемая каждой звездой, вероятно, меньше в регионе Млечного Пути, чем вблизи центра, где мы, по-видимому, находимся.

Таким образом, нам представлено то, что кажется самым необычайным зрелищем, которое может предложить Вселенная: кольцо звезд, охватывающее ее и включающее в свои пределы подавляющее большинство звезд нашей системы. У нас есть в этом зрелище еще один пример единства, которое, по-видимому, пронизывает систему. Мы могли бы представить последнюю устроенной так, чтобы демонстрировать разнообразие в любой степени. Мы могли бы иметь скопления звезд, подобные тем, что в Млечном Пути, расположенные в каком-то углу системы, или в ее центре, или разбросанные по ней здесь и там во всех направлениях. Но это не так. Существуют, действительно, несколько звездных скоплений, разбросанных здесь и там по системе; но они существенно отличаются от скоплений Млечного Пути и не могут рассматриваться как формирующие важную часть общего плана. В случае галактики у нас нет такого разброса, но мы находим звезды, построенные, так сказать, в это огромное кольцо, имеющее схожие характеристики на всем своем протяжении и имеющее внутри себя почти равномерный разброс звезд, с кое-где собранными в скопления. Таким, нашему ограниченному зрению, теперь представляется Вселенная в целом.

Мы уже упоминали вывод о том, что абсолютно бесконечная система звезд вызвала бы заполнение всего неба вспышкой света, яркого, как солнце. Также верно, что сила притяжения внутри такой Вселенной была бы бесконечно велика в том или ином направлении. Но ни одно из этих соображений не позволяет нам установить предел протяженности нашей системы. В двух замечательных статьях лорда Кельвина, которые недавно появились, одна из которых является обращением к Британской ассоциации на ее собрании в Глазго в 1901 году, приведены результаты некоторых численных вычислений, относящихся к этому предмету. Допуская, что звезды разбросаны беспорядочно по пространству с некоторым приближением к равномерности в плотности и обладают известной степенью блеска, легко вычислить, как далеко должна простираться система, чтобы, глядя на небо, мы видели определенное количество света, исходящего от невидимых звезд. Допуская, что в среднем каждая звезда так же ярка, как солнце, и что их плотность такова, что внутри сферы в 3300 световых лет находится 1 000 000 000 звезд, если мы спросим, как далеко должна продолжаться такая система, чтобы небо сияло даже четырьмя процентами света солнца, мы обнаружим расстояние до ее границы настолько огромным, что миллионы миллионов лет потребовались бы для того, чтобы свет внешних звезд достиг центра системы. Ввиду того факта, что эта длительность во времени намного превышает то, что кажется возможной продолжительностью жизни звезды, насколько наши знания могут простираться, сам факт того, что небо не светится с какой-либо такой яркостью, мало или ничего не доказывает относительно протяженности системы.

Мы можем, однако, заменить эти чисто отрицательные соображения вопросом о том, сколько света мы на самом деле получаем от невидимых звезд нашей системы. Здесь мы можем сделать определенное заявление. Отметьте маленький круг на небе диаметром 1 градус. Количество света, которое мы получаем в безоблачную и безлунную ночь с неба внутри этого круга, допускает фактическое определение. Из измерений, доступных до сих пор, казалось бы, что в среднем это количество света не сильно отличается от света звезды пятой величины. Это нечто очень отличное от вспышки света. Звезда пятой величины едва ли более чем отчетливо видна обычному зрению. Площадь всего неба составляет, в круглых числах, около 50 000 площадей круга, который мы описали. Отсюда следует, что общее количество света, которое мы получаем от всех звезд, примерно равно свету 50 000 звезд пятой величины — немного более 1000 звезд первой величины. Все это количество света пришлось бы умножить на 90 000 000, чтобы получить свет, равный свету солнца. Поэтому совсем не обязательно рассматривать, как далеко должна простираться система, чтобы небеса пылали, как солнце. Принимая гипотезу лорда Кельвина, мы обнаружим, что для того, чтобы мы могли получать от звезд обозначенное нами количество света, этой системе не нужно простираться далее чем на 5000 световых лет. Но эта гипотеза, вероятно, переоценивает плотность звезд в пространстве. Не кажется вероятным, что внутри сферы в 3300 световых лет существует 1 000 000 000 звезд. Также совсем не уверенно, что свет средней звезды равен свету солнца. Невозможно в нынешнем состоянии наших знаний назначить какое-либо определенное значение этому среднему. Сделать это — проблема, похожая на проблему назначения среднего веса каждому компоненту животного мира, от микроскопических насекомых, которые уничтожают наши растения, до слона. Что мы можем сказать с достаточным приближением к уверенности, так это то, что если бы мы могли улететь в любом направлении на расстояние 20 000, возможно, даже 10 000 световых лет, мы обнаружили бы, что оставили большую часть нашей системы позади себя. Мы увидели бы ее границу в направлении, в котором мы путешествовали, гораздо более определенно, чем мы видим ее с нашей точки зрения.

Мы не должны оставлять эту ветвь предмета без упоминания того, что соображения часто приводятся выдающимися авторитетами, которые имеют тенденцию подрывать нашу уверенность почти в любом выводе относительно пределов звездной системы. Основной аргумент основан на возможности того, что свет гаснет при прохождении через пространство; что за пределами определенного расстояния мы не можем видеть звезду, какой бы яркой она ни была, потому что ее свет полностью теряется, не достигая нас. То, что может быть какая-либо потеря света при прохождении через абсолютный вакуум любого объема, не может быть допущено физиком сегодняшнего дня без подрыва того, что он считает фундаментальными принципами вибрации света. Но возможность того, что небесные пространства пронизаны материей, которая могла бы препятствовать прохождению света, должна быть рассмотрена. Мы знаем, что крошечные метеорные частицы летают через нашу систему в таком количестве, что Земля сталкивается с несколькими миллионами из них каждый день, которые предстают перед нами в знакомых явлениях падающих звезд. Если такие частицы разбросаны по всему пространству, они должны в конечном итоге препятствовать прохождению света. Мы мало знаем о размере этих тел, но, исходя из количества энергии, содержащейся в их свете, когда они сгорают при прохождении через нашу атмосферу, совсем не похоже, чтобы они были больше песчинок или, возможно, крошечных камешков. Они, вероятно, гораздо более многочисленны вблизи Солнца, чем в межзвездных пространствах, поскольку они естественным образом стремились бы быть собранными притяжением Солнца. На самом деле есть некоторые причины полагать, что большинство этих тел являются обломками комет; а последние, как теперь известно, принадлежат Солнечной системе, а не Вселенной в целом.

Но какой бы взгляд мы ни принимали на эти возможности, они не могут опровергнуть наш вывод об общем строении звездной системы, как мы его понимаем. Если бы метеоров было так много, что они поглощали бы значительную часть света от более далеких звезд, мы не увидели бы Млечного Пути, а кажущаяся плотность звезд в любом направлении была бы почти одинаковой. Тот факт, что вокруг галактического пояса этих объектов наблюдается гораздо больше, чем в направлении его полюсов, показывает, что, какое бы ослабление ни претерпевал свет при прохождении через огромные расстояния, мы видим почти все, что исходит от звезд, находящихся не дальше самого Млечного Пути.

Тесно связанным с обсуждаемым нами предметом является вопрос о возрасте нашей системы, если вообще можно говорить о ее возрасте. При рассмотрении этого вопроса простейшая гипотеза, которая напрашивается сама собой, заключается в том, что Вселенная существовала вечно в некоем подобии того вида, в котором мы видим ее сейчас; что это самоподдерживающаяся система, способная существовать вечно лишь с такими циклами преобразований, которые могут повторяться бесконечно, а следовательно, могли бесконечно повторяться и в прошлом. Обычное наблюдение не дает нам ничего такого, что могло бы опровергнуть эту гипотезу. Наблюдая за процессами во Вселенной, мы можем уподобить себя посетителю Земли из другого мира, которому приходится делать выводы о жизни отдельного человека на основе наблюдений, охватывающих всего несколько дней. За это время он не увидел бы причин, по которым жизнь человека должна иметь начало или конец. Он видит ежедневный круговорот перемен, активности и отдыха, питания и расхода; но в конце цикла индивид, по-видимому, возвращается в состояние, в котором был накануне. Почему этот цикл не мог продолжаться вечно и не может продолжаться в будущем без конца? Потребовался бы более глубокий курс наблюдений и более длительное время, чтобы показать, что, несмотря на это кажущееся восстановление, незаметный остаток жизненной энергии, необходимый для продолжения жизни, не был восстановлен и что потеря этого остатка день за днем должна в конечном итоге привести к смерти.

С великими телами Вселенной дело обстоит почти так же. Хотя при поверхностном наблюдении может показаться, что они могли бы излучать свой свет вечно, современные обобщения физики показывают, что это не так. Излучение света неизбежно влечет за собой соответствующую потерю тепла, а вместе с ним и расход некоторой формы энергии. Количество энергии внутри любого тела неизбежно ограничено. Запас должен быть исчерпан, если только энергия света, излучаемого в бесконечное пространство, каким-то образом не возвращается к телу, которое ее затратило. Возможность такого восстановления полностью выходит за рамки нашей науки. Как может та малая вибрация, которая достигает нашего глаза от какой-нибудь далекой звезды и которая, возможно, шла к нам тысячи лет, найти путь обратно к своему источнику? Свет, испущенный Солнцем 10 000 лет назад, сегодня продолжает свой путь в сфере, поверхность которой находится на расстоянии 10 000 световых лет со всех сторон. У науки нет даже предположений о возможности его восстановления, а самые тонкие наблюдения не показывают никакого возврата из бездонной пропасти.

До момента открытия радия самые тщательные исследования всех мыслимых источников энергии показывали лишь один, который мог бы быть достаточно долговечным. Это сжатие, происходящее в великих раскаленных телах Вселенной из-за потери тепла, которое они излучают. Как отмечалось в предыдущем очерке, энергия, вырабатываемая сжатием Солнца, не могла бы поддерживать его нынешний запас тепла более чем на двадцать или тридцать миллионов лет, в то время как изучение Земли и океана свидетельствует о действии ряда причин, которые должны были продолжаться сотни миллионов лет.

Противоречие между этими двумя выводами даже более заметно, чем может показаться из данного утверждения. Период солнечного тепла, установленный астрофизиком, — это время, в течение которого наше светило могло существовать в своей нынешней форме. Период, установленный геологом, — это не просто время существования Солнца, а время, в течение которого причины, вызывающие геологические изменения, не претерпевали никаких полных переворотов. Если бы в какое-то время Солнце излучало гораздо меньше тепла, чем сейчас, вода на поверхности Земли не могла бы существовать иначе как в виде льда; почти не было бы испарения, и геологические изменения, вызванные эрозией, не могли бы произойти. Более того, начало геологических процессов, о которых мы говорим, отнюдь не является началом существования Земли. Теории обеих сторон сходятся в том, что в течение неисчислимых эонов до начала геологических изменений, которые мы видим сейчас, наша планета была расплавленной массой, возможно, даже раскаленным шаром, подобным Солнцу. В течение всех этих эонов Солнце должно было существовать как обширная туманная масса, сначала простиравшаяся до орбиты Земли и медленно сокращавшая свои размеры. И эти эоны должны быть включены в любую оценку возраста Солнца.

Доктрина космической эволюции — теория, которая в прежние времена была широко известна как небулярная гипотеза, — о том, что небесные тела сформировались путем медленного сжатия нагретых туманных масс, подтверждается таким количеством фактов, что сомневаться в ней кажется почти невозможным, если только не придерживаться теории, что законы природы в какое-то прежнее время отличались от тех, которые мы видим в действии сейчас. Принимая эволюционную гипотезу, мы признаем, что у каждой звезды есть свой жизненный цикл. Мы можем даже сформулировать закон, по которому она переходит от младенчества к старости. Не все звезды имеют одинаковую продолжительность жизни; правило таково: чем больше звезда или чем больше масса материи, из которой она состоит, тем дольше она просуществует. До настоящего времени наука не может сделать ничего большего, чем указать на эти признаки начала и их неизбежное следствие: у каждого небесного тела должен быть конец света и тепла. Но ни один осторожный мыслитель не может относиться к такому предмету с легкостью обычного доказательства. Исследователю можно даже простить, если он стоит в немом благоговении перед творением собственного интеллекта. Наши точные записи о процессах природы охватывают лишь два или три столетия и не достигают удовлетворительного уровня вплоть до последнего столетия. Опыт индивида ограничен несколькими годами, и за пределами этого периода он должен полагаться на записи своих предков. Все его знание законов природы проистекает из этого весьма ограниченного опыта. Как он может пытаться описать то, что могло происходить сотни миллионов лет назад? Смеет ли он утверждать, что природа тогда была такой же, как сейчас?

Фундаментальным принципом теории эволюции, как ее развивал ее величайший недавний толкователь, является то, что сама материя вечна и что все изменения, произошедшие во Вселенной, поскольку она состоит из материи, носят характер преобразований этой вечной субстанции. Но мы сомневаемся, что какой-либо философ-физик наших дней удовлетворился бы принятием какого-либо доказательства вечности материи. Все, что он признал бы, — это то, что, насколько позволяют его наблюдения, никакое изменение количества материи не может быть произведено действием какой-либо известной причины. Она кажется в равной степени несотворимой и неуничтожимой. Но он в то же время признал бы, что его опыт не более достаточен для решения этого вопроса, чем наблюдение за животным в течение одного дня решило бы вопрос о продолжительности его жизни или доказало бы, что она не имеет ни начала, ни конца. Он, вероятно, признал бы, что даже сама материя может быть продуктом эволюции. Астроному трудно представить, что огромные туманные массы, которые он видит в небесных пространствах — в миллионы раз больше всей Солнечной системы, но настолько разреженные, что они не создают ни малейшего препятствия для прохождения луча света через всю их протяженность, — расположенные в том, что кажется областью вечного холода, ниже всего, что мы можем создать на поверхности Земли, но излучающие свет, а вместе с ним и тепло, подобно раскаленному телу, — могут состоять из того же вида вещества, что окружает нас на поверхности Земли. Кто знает, не является ли лучистое свойство, которое Беккерель обнаружил в некоторых формах материи, остатком какой-то первоначальной формы энергии, присущей великим космическим массам и питавшей наше Солнце в течение всех веков, необходимых геологу для формирования земной коры? Возможно, в этом явлении мы имеем ключ к великой загадке Вселенной, с помощью которого более глубокие тайны материи, чем те, что мы проникли, откроются глазам наших преемников.

IV

ПРОТЯЖЕННОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

Мы не можем ожидать, что мудрейшие люди нашего отдаленного потомства, которые смогут основывать свои выводы на тысячелетиях точных наблюдений, придут к решению этого вопроса без некоторой доли сдержанности. В таком случае могло бы показаться проявлением мудрости оставить его рассмотрение будущим поколениям, когда к нему можно будет подойти с лучшими средствами получения информации, чем те, которыми мы обладаем сейчас. Но это вопрос, который не захочет ждать, пока склонность размышлять о возможностях творения остается характерной чертой нашей расы. Проблема не в том, будем ли мы игнорировать этот вопрос вовсе, подобно Еве в присутствии Рафаэля, а в том, будем ли мы при его изучении ограничивать наши спекуляции рамками, установленными здравым научным рассуждением. Пытаясь сделать это, я приглашаю внимание читателя к тому, что может подсказать наука, заранее признавая, что сфера точного знания мала по сравнению с возможностями творения и что за пределами этой сферы мы можем излагать лишь более или менее вероятные выводы.

Читатель, желающий подойти к этому предмету в наиболее восприимчивом духе, должен начать свое изучение с того, что в ясный безлунный вечер, когда его не беспокоят никакие земные заботы, нарушающие безмятежность его мыслей, отправится в какое-нибудь место, где он сможет лечь на спину на скамью или крышу и окинуть взглядом весь небесный свод. Он может сделать это с величайшим удовольствием и пользой в конце лета или осенью — зима подошла бы не хуже, если бы разум мог подняться настолько выше телесных условий, чтобы вопрос о температуре не возникал. Мыслящий человек, который делает это при обстоятельствах, наиболее благоприятных для спокойного размышления, сформирует новое представление о чуде Вселенной. Если выбрать лето или осень, величественная дуга Млечного Пути пройдет вблизи зенита, и созвездие Лиры, возглавляемое прекрасной голубой Вегой первой величины, может оказаться недалеко от этой точки. К югу от него будет видно созвездие Орла, отмеченное ярким Альтаиром между двумя меньшими, но заметными звездами. Яркий Арктур будет где-то на западе, и, если наблюдение проводится не слишком рано в сезоне, Альдебаран будет виден где-то на востоке. Когда внимание сосредоточено на этой сцене, тысячи звезд по обе стороны Млечного Пути наполнят разум осознанием величественной и всеобъемлющей структуры, рядом с которой все человеческие дела меркнут и кажутся незначительными. Новая идея сформируется о таком хорошо известном факте астрономии, как движение Солнечной системы в пространстве, если поразмыслить о том, что на протяжении всей человеческой истории Солнце, увлекая за собой Землю, летело к области в созвездии Лиры или чуть южнее его со скоростью, превышающей все, что может создать искусство на Земле, не вызывая при этом никаких изменений в облике созвездия, заметных для обычного зрения. Не только Лира и Орел, но и каждая из тысяч звезд, образующих каркас неба, были видны нашим древнейшим предкам точно так же, как мы видим их сейчас. Телесный покой можно получить в любое время, прекратив труды, а утомленные организмы могут найти нервный отдых на любом летнем курорте; но я не знаю способа, которым можно получить полный покой для утомленной души — которым разум может быть так полностью избавлен от бремени всех человеческих тревог, — как созерцание зрелища, представленного звездным небом при описанных условиях. Пытаясь сделать слабую попытку узнать, что наука может рассказать нам о строении этого звездного каркаса, я надеюсь, что читатель позволит мне хотя бы представить, как он созерцает его таким образом.

Первый вопрос, который может возникнуть у любознательного читателя: как возможно с помощью любых методов наблюдения, известных астроному, узнать что-либо о Вселенной в целом? Мы можем начать с ответа на этот вопрос в несколько исчерпывающем ключе. Это возможно только потому, что Вселенная, какой бы огромной она ни была, демонстрирует определенные характеристики единого и ограниченного целого. Это не хаос, это даже не совокупность вещей, каждая из которых возникла своим собственным путем. Если бы это было так, между двумя широко разнесенными областями Вселенной не было бы ничего общего. Но на самом деле наука показывает единство во всей структуре и разнообразие лишь в деталях. Млечный Путь сам по себе будет воспринят самым обычным наблюдателем как единая структура. Эта структура является в некотором роде фундаментом, на котором построена Вселенная. Это пояс, который, кажется, охватывает все творение, насколько наши телескопы позволили нам определить, что такое творение; и все же он имеет элементы сходства во всех своих частях. Что еще более значимо, он в некоторых отношениях не похож на те части Вселенной, которые лежат вне его, и даже не похож на те, что лежат в той центральной области внутри него, где сейчас находится наша система. Мелкие звезды, индивидуально далеко выходящие за пределы видимости невооруженным глазом, которые образуют его облакоподобные скопления, оказываются в основном более голубыми по цвету, от одного края до другого, чем в среднем звезды, составляющие остальную часть Вселенной.

В предыдущем очерке о строении Вселенной мы указали на несколько особенностей Вселенной, показывающих единство целого. Теперь мы соберем воедино эти и другие особенности с целью показать их отношение к вопросу о протяженности Вселенной.

Поскольку Млечный Путь в некотором смысле является фундаментом, на котором построена вся система, мы должны прежде всего отметить симметрию целого. Это видно в том факте, что определенное сходство обнаруживается в любых двух противоположных областях неба, где бы мы их ни выбрали. Если мы возьмем их в Млечном Пути, звезд будет больше, чем в других местах; если мы возьмем противоположные области в Млечном Пути или вблизи него, мы найдем в обеих больше звезд, чем в других местах; если мы возьмем их в области где-либо вокруг полюсов Млечного Пути, мы найдем меньше звезд, но их будет поровну в каждой из двух областей. Мы делаем из этого вывод, что какая бы причина ни определяла количество звезд в пространстве, она была одной и той же природы в любых двух антиподальных областях небес.

Другое единство, отмеченное еще с большей точностью, наблюдается в химических элементах, из которых состоят звезды. Мы знаем, что Солнце состоит из тех же элементов, которые мы находим на Земле и в которые мы разлагаем соединения в наших лабораториях. Эти же элементы найдены в самых далеких звездах. Правда, некоторые из этих тел, по-видимому, содержат элементы, которые мы не находим на Земле. Но поскольку эти неизвестные элементы разбросаны от одного края Вселенной до другого, они лишь служат еще большему укреплению единства, которое пронизывает все целое. Туманности состоят, по крайней мере частично, из форм материи, отличных от тех, с которыми мы знакомы. Но, какими бы разными они ни были, они схожи по своему общему характеру во всей области, которую мы рассматриваем. Даже в такой особенности, как собственные движения звезд, видно то же единство. Читатель, несомненно, знает, что каждый из этих объектов летит через пространство по своему собственному курсу со скоростью, сравнимой со скоростью Земли вокруг Солнца. Эти скорости варьируются от самого малого предела до более чем ста миль в секунду. Такое разнообразие могло бы показаться умаляющим единство целого; но когда мы стремимся узнать что-то определенное, взяв их среднее значение, мы находим, что это среднее значение, насколько можно определить, почти одинаково в противоположных областях Вселенной. Совсем недавно стало вероятным, что определенный класс очень ярких звезд, известных как звезды Ориона — потому что их много в самом блестящем из наших созвездий, — которые разбросаны вдоль всего пути Млечного Пути, имеют все до единой, в общем среднем, более медленные движения, чем другие звезды. Здесь снова мы имеем определяемую характеристику, простирающуюся через всю Вселенную. Обращая внимание на эти точки сходства во всей Вселенной, не следует полагать, что мы основываем наши выводы непосредственно на них. Точка, которую они подчеркивают, заключается в том, что Вселенная по своей природе является организованной системой; и именно на факте того, что она является такой системой, мы можем, опираясь на другие факты, прийти к выводам о ее строении, протяженности и других характеристиках.

Одной из великих проблем, связанных со Вселенной, является вопрос о ее возможной протяженности. Как далеко находятся звезды? Одно из единств, которые мы описали, сразу ведет к выводу, что звезды должны находиться на очень разных расстояниях от нас; вероятно, самые далекие из них находятся в тысячу раз дальше, чем ближайшие; возможно, даже дальше этого. Этот вывод может, во-первых, основываться на том факте, что звезды, по-видимому, разбросаны поровну по тем областям Вселенной, которые не связаны с Млечным Путем. Чтобы проиллюстрировать этот принцип, предположим, что фермер засевает пшеничное поле совершенно неизвестной площади десятью бушелями пшеницы. Мы посещаем поле и хотим иметь некоторое представление о его площади. Мы можем сделать это, если знаем, сколько зерен пшеницы в десяти бушелях. Затем мы исследуем пространство в два или три фута квадратных в любой части поля и подсчитываем количество зерен в этом пространстве. Если пшеница равномерно разбросана по всему полю, мы находим ее площадь по простому правилу: размер поля относится к размеру пространства, в котором проводился подсчет, так же, как общее количество зерен в десяти посеянных бушелях относится к количеству подсчитанных зерен. Если мы находим десять зерен на квадратный фут, мы знаем, что количество квадратных футов во всем поле составляет одну десятую от количества посеянных зерен. Так обстоит дело и со Вселенной звезд. Если последние посеяны поровну по пространству, протяженность занимаемого пространства должна быть пропорциональна количеству звезд, которые оно содержит.

Но это соображение не говорит нам ничего о фактическом расстоянии до звезд или о том, насколько густо они могут быть разбросаны. Чтобы сделать это, мы должны быть в состоянии определить расстояние до определенного количества звезд, точно так же, как мы предполагаем, что фермер подсчитывает зерна на определенной небольшой площади своего пшеничного поля. Есть только один способ, которым мы можем сделать определенное измерение расстояния до любой одной звезды. Поскольку Земля совершает свой огромный ежегодный путь вокруг Солнца, направление на звезды должно казаться немного другим при наблюдении с одного края орбиты, чем при наблюдении с другого. Эта разница называется параллаксом звезд; и проблема его измерения является одной из самых тонких и трудных во всей области практической астрономии.

Девятнадцатый век был уже в полном разгаре, прежде чем инструменты астронома были доведены до такого совершенства, чтобы допустить это измерение. Со времен Коперника до времен Бесселя было предпринято много попыток измерить параллакс звезд, и не раз какой-нибудь пылкий астроном считал себя успешным. Но последующие исследования всегда показывали, что он ошибался и что то, что он считал эффектом параллакса, было вызвано какой-то другой причиной, возможно, несовершенством его инструмента, возможно, воздействием тепла и холода на него или на атмосферу, через которую он был вынужден наблюдать звезду, или на ход его часов. Так продолжалось до 1837 года, когда Бессель объявил, что измерения с помощью гелиометра — самого совершенного инструмента, который когда-либо использовался в измерениях, — показали, что определенная звезда в созвездии Лебедя имеет параллакс в одну треть секунды. Может быть интересно дать представление об этой величине. Представьте себя в доме на вершине горы, глядящим из окна в один квадратный фут на дом на другой горе в ста милях оттуда. Вам позволено смотреть на тот далекий дом через один край оконного стекла, а затем через противоположный край; и вы должны определить изменение в направлении на далекий дом, вызванное этим изменением в один фут в вашем собственном положении. Исходя из этого, вы должны оценить, как далеко находится другая гора. Чтобы сделать это, нужно было бы измерить как раз ту величину параллакса, которую Бессель нашел у своей звезды. И все же эта звезда входит в число немногих ближайших к нашей системе. Ближайшая из всех звезд, Альфа Центавра, видимая только в широтах к югу от наших средних, возможно, вдвое ближе, чем звезда Бесселя, в то время как Сириус и одна или две другие находятся почти на том же расстоянии. Всего около 100 звезд, как говорят, имели измеренный параллакс с той или иной степенью вероятности. Работа продолжается из года в год, и каждый последующий астроном, который берется за нее, как правило, может воспользоваться лучшими инструментами или использовать лучший метод. Но, в конце концов, расстояния даже некоторых из 100 тщательно измеренных звезд все еще должны оставаться весьма сомнительными.

Вернемся теперь к идее разделения пространства, в котором расположена Вселенная, на концентрические сферы, проведенные на различных расстояниях вокруг нашей системы как центра. Здесь мы возьмем за нашу единицу расстояние, в 400 000 раз превышающее расстояние от Солнца до Земли. Рассматривая это как единицу, мы представляем себе, что откладываем в любом направлении расстояние в два раза больше этого, затем еще одно равное расстояние, делая его в три раза больше, и так далее до бесконечности. Тогда у нас есть последовательные сферы, из которых мы берем ближнюю как единицу. Общее пространство, заполненное второй сферой, будет в 8 раз больше единицы; третьего пространства — в 27 раз, и так далее, как куб каждого расстояния. Поскольку каждая сфера включает в себя все, что находится внутри нее, объем пространства между каждыми двумя сферами будет пропорционален разности этих чисел — то есть 1, 7, 19 и т. д. Сравнивая эти объемы с количеством звезд, вероятно находящихся внутри них, общий результат к настоящему времени заключается в том, что количество звезд в любой из этих сфер будет примерно равно единицам объема, которые они включают, когда мы берем за эту единицу самую маленькую и внутреннюю из сфер, имеющую радиус в 400 000 раз больше расстояния до Солнца. Таким образом, мы можем сформировать некоторое общее представление о том, насколько густо звезды посеяны в пространстве. Мы не можем претендовать на какую-либо числовую точность для этой идеи, но при отсутствии лучших методов она действительно дает нам некоторую основу для рассуждений.

Теперь мы можем продолжить наши вычисления, как мы предполагали, что фермер измеряет площадь своего пшеничного поля. Давайте предположим, что на небесах 125 000 000 звезд. Это чрезвычайно грубая оценка, но давайте сделаем это предположение на данный момент. Принимая точку зрения, что они почти поровну разбросаны по всему пространству, из этого следует, что они должны содержаться в объеме, равном 125 000 000 раз объему сферы, которую мы приняли за нашу единицу. Мы находим расстояние до поверхности этой сферы, извлекая кубический корень из этого числа, что дает нам 500. Мы можем, следовательно, сказать, как результат очень грубой оценки, что количество звезд, которое мы предположили, будет содержаться в пределах расстояния, найденного умножением 400 000 расстояний до Солнца на 500; то есть, что они содержатся в пределах области, граница которой в 200 000 000 раз превышает расстояние до Солнца. Это расстояние, которое свет прошел бы примерно за 3300 лет.

Не исключено, что количество звезд гораздо больше того, которое мы предположили. Давайте допустим, что их в восемь раз больше, или 1 000 000 000. Тогда нам пришлось бы расширить границу нашей Вселенной в два раза дальше, доведя ее до расстояния, которое свету потребовалось бы 6600 лет, чтобы преодолеть.

Существует другой метод оценки плотности, с которой звезды посеяны в пространстве, а следовательно, и протяженности Вселенной, результат которого будет интересен. Он основан на собственном движении звезд. Одним из величайших триумфов астрономии нашего времени стало измерение фактической скорости, с которой многие звезды движутся к нам или от нас в пространстве. Эти измерения производятся с помощью спектроскопа. К сожалению, их можно лучше всего сделать только на более ярких звездах — это становится очень трудным в случае звезд, не видимых невооруженным глазом. Тем не менее, движения нескольких сотен были измерены, и это число постоянно растет.

Общий результат всех этих измерений и других оценок можно суммировать, сказав, что существует определенная средняя скорость, с которой отдельные звезды движутся в пространстве; и что эта средняя составляет около двадцати миль в секунду. Мы также можем сформировать оценку того, какая доля звезд движется с каждой скоростью от самой низкой до предела, который, вероятно, достигает 150 миль в секунду. Зная эти пропорции, мы имеем, путем наблюдения собственных движений звезд, другой метод оценки того, насколько густо они разбросаны в пространстве; другими словами, каков объем пространства, который в среднем содержит одну звезду. Этот метод дает плотность звезд, большую примерно на двадцать пять процентов, чем та, что получена из измерений параллакса. То есть сфера, подобная второй, которую мы предложили, имеющая радиус в 800 000 раз больше расстояния до Солнца, а следовательно, диаметр в 1 600 000 раз больше этого расстояния, содержала бы, судя по собственным движениям, десять или двенадцать звезд, в то время как измерения параллакса показывают только восемь звезд внутри сферы этого диаметра, имеющей Солнце своим центром. Вероятности в пользу результата, дающего большую плотность звезд. Но, в конце концов, расхождение не меняет общего вывода о границах видимой Вселенной. Если мы не можем оценить ее протяженность с той же уверенностью, с какой можем определить размер Земли, мы все же можем составить о ней общее представление.

Сделанные нами оценки основаны на предположении, что звезды поровну разбросаны в пространстве. У нас есть веские основания полагать, что это верно для всех звезд, кроме тех, что находятся в Млечном Пути. Но, в конце концов, последний, вероятно, включает половину общего количества звезд, видимых в телескоп, и может возникнуть вопрос, не являются ли наши результаты серьезно ошибочными по этой причине. Этот вопрос лучше всего может быть решен еще одним методом оценки среднего расстояния определенных классов звезд.

Параллаксы, о которых мы говорили ранее, состоят в изменении направления на звезду, вызванном перемещением Земли с одной стороны ее орбиты на другую. Но мы уже отмечали, что наша Солнечная система, с Землей как одним из ее тел, двигалась прямо вперед через пространство в течение всех исторических времен. Следовательно, мы постоянно меняем положение, из которого наблюдаем звезды, и что, если бы последние находились в покое, мы могли бы, измерив кажущуюся скорость, с которой они движутся в направлении, противоположном направлению Земли, определить их расстояние. Но поскольку каждая звезда имеет свое собственное движение, невозможно в каком-либо одном случае определить, какая часть кажущегося движения обусловлена самой звездой, а какая — движением Солнечной системы через пространство. Тем не менее, взяв общие средние значения среди групп звезд, большинство из которых, вероятно, находятся близко друг к другу, можно оценить среднее расстояние этим методом. Когда делается попытка применить его, чтобы получить определенный результат, астроном обнаруживает, что данные, доступные в настоящее время для этой цели, очень скудны. Собственное движение звезды может быть определено только путем сравнения ее наблюдаемого положения на небесах в две широко разнесенные эпохи. Наблюдения достаточной точности для этой цели были начаты около 1750 года в Гринвичской обсерватории Брэдли, тогдашним Королевским астрономом Англии. Но из 3000 звезд, которые он определил, лишь немногие доступны для этой цели. Даже со времени его жизни определения, сделанные каждым поколением астрономов, не были достаточно полными и систематическими, чтобы предоставить материал для чего-то похожего на точное определение собственных движений звезд. Определение одного положения любой одной звезды включает в себя немало вычислений, и если мы поразмыслим, что для того, чтобы подойти к рассматриваемой проблеме удовлетворительным образом, нам нужны наблюдения 1 000 000 этих тел, сделанные с интервалами по крайней мере в значительную часть столетия, мы увидим, какая огромная задача стоит перед астрономами, занимающимися этой проблемой, и насколько несовершенным должно быть любое определение расстояния до звезд, основанное на нашем движении через пространство. Насколько можно сделать оценку, она, по-видимому, довольно хорошо согласуется с результатами, полученными другими методами. Грубо говоря, у нас есть основания, исходя из данных, доступных на данный момент, полагать, что звезды Млечного Пути расположены на расстоянии между 100 000 000 и 200 000 000 расстояний до Солнца. На расстояниях меньше этого кажется вероятным, что звезды распределены по пространству с некоторым приближением к единообразию. Мы можем констатировать в качестве общего вывода, на который указывают несколько методов оценки, что почти все звезды, которые мы можем видеть с помощью наших телескопов, содержатся в пределах сферы, которая вряд ли будет намного больше, чем 200 000 000 расстояний до Солнца.

Любознательный читатель может здесь задать еще один вопрос. Допуская, что все звезды, которые мы можем видеть, содержатся в пределах этого предела, не может ли быть любое количество звезд за пределами этого предела, которые невидимы только потому, что они слишком далеко, чтобы их можно было увидеть?

На этот вопрос можно ответить довольно определенно, если мы допустим, что свет от самых далеких звезд не встречает никаких препятствий на пути к нам. Самый убедительный ответ дает измерение звездного света. Если бы звезды простирались бесконечно, то количество звезд каждого порядка величины было бы почти в четыре раза больше, чем звезд следующей более яркой величины. Например, у нас было бы почти в четыре раза больше звезд шестой величины, чем пятой; почти в четыре раза больше седьмой, чем шестой, и так далее до бесконечности. Теперь же фактически обнаружено, что, хотя это отношение увеличения верно для более ярких звезд, оно неверно для более тусклых, и что увеличение количества последних быстро падает, когда мы проводим подсчеты более тусклых телескопических звезд. На самом деле, давно известно, что если бы Вселенная была бесконечной по протяженности, а звезды были бы поровну разбросаны по всему пространству, все небеса пылали бы светом бесчисленных миллионов далеких звезд, отдельно невидимых даже в телескоп.

Единственный способ, которым этот вывод может быть опровергнут, — это возможность того, что свет звезд каким-то образом гаснет или препятствуется при прохождении через пространство. Теория на этот счет была выдвинута Струве почти столетие назад, но с тех пор было обнаружено, что факты, как он их изложил, не оправдывают этот вывод, который был, по сути, скорее гипотетическим. Теории современной науки сходятся к тому взгляду, что в чистом эфире пространства ни один луч света никогда не может быть потерян, как бы далеко он ни путешествовал. Но есть еще одна возможная причина для угасания света. За последние несколько лет открытия темных, а следовательно, невидимых звезд были сделаны с помощью спектроскопа с успехом, который был бы совершенно невероятным еще несколько лет назад и который даже сегодня должен вызывать удивление и восхищение. Общий вывод заключается в том, что, помимо сияющих звезд, существующих в пространстве, может быть любое количество темных, навсегда невидимых в наших телескопах. Не может ли быть так, что эти тела настолько многочисленны, что отсекают свет, который мы в противном случае получили бы от более далеких тел Вселенной? Конечно, невозможно ответить на этот вопрос положительно, но вероятный вывод — отрицательный. Мы можем с уверенностью сказать, что темных звезд не так много, чтобы отсечь какую-либо значительную часть света от звезд Млечного Пути, потому что, если бы они это делали, последний не был бы виден так ясно, как он виден. Поскольку у нас есть основания полагать, что Млечный Путь включает в себя более далекие звезды нашей системы, мы можем чувствовать себя довольно уверенно, что темные тела не могут отсекать много света от самой далекой области, в которую могут проникнуть наши телескопы. До этого расстояния мы видим звезды такими, какие они есть. Даже в пределах Вселенной, как мы ее понимаем, вероятно, что более половины звезд, которые фактически существуют, слишком тусклы, чтобы их можно было увидеть человеческим зрением, даже вооруженным самыми мощными телескопами. Но их невидимость обусловлена только их расстоянием и тусклостью их собственного света, а не каким-либо препятствующим фактором.

Возможность темных звезд, следовательно, не опровергает общие выводы, на которые указывает наш обзор предмета. Вселенная, насколько мы можем ее видеть, является ограниченным целым. Она окружена огромным поясом звезд, который для нашего зрения представляется Млечным Путем. Хотя мы не можем установить точные пределы его расстояния, мы все же можем уверенно сказать, что он ограничен. Он имеет единообразия, проходящие через всю свою огромную протяженность. Если бы мы могли улететь на расстояния, равные расстоянию до Млечного Пути, мы бы обнаружили сравнительно мало звезд за пределами этого пояса. Правда, мы не можем установить какой-либо определенный предел и сказать, что за ним ничего не существует. Что мы можем сказать, так это то, что область, содержащая видимые звезды, имеет некоторое приближение к границе. Мы можем справедливо ожидать, что каждое последующее поколение астрономов на протяжении грядущих столетий будет получать немного больше света по этому предмету — получит возможность сделать более определенными границы нашей системы звезд и прийти к более и более вероятным выводам о существовании или несуществовании какого-либо объекта за ее пределами. Мудрый исследователь сегодняшнего дня оставит им задачу придания проблеме более позитивной формы.

V

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕЛЕСКОПА

Довольно распространено впечатление, что удовлетворительные виды небесных тел можно получить только с помощью очень больших телескопов и что владелец маленького телескопа должен находиться в большом невыгодном положении рядом со счастливым обладателем большого. Это неверно в той степени, в какой принято полагать. Сэр Уильям Гершель был бы в восторге от того, чтобы рассматривать Луну через то, что мы сейчас сочли бы очень скромным инструментом; и есть некоторые объекты, особенно Луна, которые обычно представляют более приятный вид через маленький телескоп, чем через большой. Многочисленные владельцы маленьких телескопов по всей стране могли бы найти свои инструменты гораздо более интересными, чем они есть, если бы только знали, какие объекты лучше всего подходят для исследования с помощью средств, находящихся в их распоряжении. Есть много других, не владельцев телескопов, которые хотели бы знать, как можно приобрести его, и для которых советы в этом направлении будут ценны. Поэтому мы дадим такую информацию, какую можем, относительно конструкции телескопа и более интересных небесных объектов, к которым он может быть применен.

Независимо от того, чувствует ли читатель себя компетентным взяться за изготовление телескопа или нет, ему может быть интересно узнать, как это делается. Во-первых, что касается общих принципов, общеизвестно, что действительно жизненно важные части телескопа, которые своим совместным действием выполняют функцию увеличения рассматриваемого объекта, состоят из двух частей: ОБЪЕКТИВА и ОКУЛЯРА. Первый собирает лучи света, исходящие от объекта, в фокус, где формируется изображение объекта. Окуляр позволяет наблюдателю видеть это изображение с наибольшим преимуществом.

Функции объектива, так же как и функции окуляра, могут в определенной степени выполняться каждой из них с помощью одной линзы. Галилей и его современники делали свои телескопы таким образом, потому что они не знали способа, которым две линзы могли бы сделать лучше, чем одна. Но каждый, кто изучал оптику, знает, что белый свет, проходящий через одну линзу, не весь собирается в один и тот же фокус, а синий свет будет собираться в фокус ближе к объективу, чем красный свет. Фактически, будет последовательность изображений: синее, зеленое, желтое и красное, соответствующие цветам спектра. Невозможно видеть эти разные изображения четко одновременно, потому что каждое из них сделает все остальные нечеткими.

Ахроматический объектив, изобретенный Доллондом около 1750 года, устраняет эту трудность и собирает все лучи почти в один и тот же фокус. Почти каждый, кто интересуется этим предметом, знает, что этот объектив состоит из двух линз — вогнутой из флинтгласа и выпуклой из кронгласа, причем последняя находится со стороны объекта. Это та самая жизненно важная часть телескопа, конструкция которой сопряжена с наибольшими трудностями. Получив идеальный объектив, остальная часть телескопа — это вопрос немногим более чем конструктивного мастерства, в котором нетрудно добиться успеха.

Конструкция объектива требует двух совершенно различных процессов: изготовления грубого стекла, что является работой стеклодува; и шлифовки и полировки до нужной формы, что является работой оптика. Обычное коммерческое стекло совсем не подходит для целей телескопа, потому что оно недостаточно прозрачно и однородно. ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, как его называют, должно быть изготовлено из материалов, отобранных и очищенных с величайшей тщательностью, и обработано более сложным образом, чем это необходимо для любого другого вида стекла. Во времена Доллонда было едва ли возможно сделать хорошие диски из флинтгласа диаметром более трех или четырех дюймов. В начале нынешнего века Гинан из Швейцарии изобрел процесс, с помощью которого можно было производить диски гораздо большего размера. В сочетании со знаменитым Фраунгофером он сделал диски диаметром девять или десять дюймов, которые использовались его сотрудником при создании телескопов, ставших такими знаменитыми в свое время. Долгое время считалось, что он владеет каким-то секретным методом избегания трудностей, с которыми сталкивались его предшественники. Сейчас считается, что этот секрет, если он был таковым, заключался главным образом в постоянном перемешивании расплавленного стекла в процессе производства. Как бы то ни было, это любопытный исторический факт, что самые успешные изготовители этих великих дисков из стекла были либо из семьи Гинан, либо преемниками в управлении семейной фирмой. Именно Фей, зять или близкий родственник, изготовил стекло, из которого Кларк изготовил линзы великого телескопа Ликской обсерватории. Его преемник, Мантуа из Парижа, довел искусство до точки совершенства, к которой никогда прежде не приближались. Прозрачность и однородность его дисков, а также огромный размер, до которого он смог их довести, позволяют предположить, что он и его преемники обошли всех конкурентов в этом процессе. Именно он изготовил великую 40-дюймовую линзу для Йеркской обсерватории.

Поскольку оптическое стекло теперь изготавливается, материал постоянно перемешивается железным стержнем в течение всего времени, пока он плавится в печи, и после того, как он начал остывать, пока он не станет настолько густым, что перемешивание приходится прекратить. Затем его помещают вместе с горшком в печь для отжига, где его держат почти при температуре плавления в течение трех недель или более, в зависимости от размера горшка. Когда печь остывает, стекло вынимают, и горшок разбивают вокруг него, оставляя только центральную массу стекла. Имея такую массу, нетрудно разбить ее на куски любой желаемой чистоты и достаточно большие для телескопов умеренного размера. Но когда должен быть построен великий телескоп с апертурой в два фута или более, приходится предпринимать очень тонкие и трудоемкие операции. Внешнюю часть стекла сначала нужно отколоть, потому что она наполнена примесями из материала самого горшка. Но это еще не все. Внутри массы всегда обнаруживаются вены неравномерной плотности, и способа избежать их пока не найдено. Предполагается, что они возникают из материалов горшка и стержня для перемешивания, которые смешиваются со стеклом вследствие интенсивного тепла, которому подвергаются все они. Эти вены должны, насколько это возможно, быть сошлифованы или отколоты с величайшей тщательностью. Затем стекло снова плавят, прессуют в плоский диск и снова помещают в печь для отжига. На самом деле, операцию отжига приходится повторять каждый раз, когда стекло плавят. После охлаждения его снова проверяют на наличие вен, которых наверняка обнаружится большое количество. Проблема теперь состоит в том, чтобы удалить их путем резки и шлифовки, не разбивая стекло пополам и не прорезая в нем отверстие. Если части стекла однажды разделены, их никогда нельзя соединить, не создав плохого шрама в месте соединения. Однако до тех пор, пока поверхность не повреждена, внутренние части стекла могут быть изменены по форме в любой степени. Сошлифовав вены, насколько это возможно, стекло снова плавят и формуют в надлежащую форму. В этой форме нужно соблюдать большую осторожность, чтобы не было складок на поверхности. Представляя последнюю как своего рода кожу, заключающую расплавленное стекло внутри, ее нужно приподнимать везде, где стекло самое тонкое, и позволять последнему медленно стекаться вместе под ней.

[Иллюстрация с подписью: СТЕКЛЯННЫЙ ДИСК.]

Если диск из флинта, все вены должны быть сошлифованы при первой или второй попытке, потому что после двух или трех формовок стекло потеряет свою прозрачность. Кроновый диск, однако, можно плавить несколько раз без серьезного повреждения. Во многих случаях — возможно, в большинстве — мастер обнаруживает, что после всех своих месяцев труда он не может идеально очистить свое стекло от вредных вен, и ему приходится разбивать его на более мелкие куски. Когда он наконец преуспевает, диск имеет форму тонкого точильного камня диаметром два фута или более, в зависимости от размера телескопа, который нужно сделать, и толщиной от двух до трех дюймов. Затем стекло готово для оптика.

[Иллюстрация с подписью: ИНСТРУМЕНТ ОПТИКА.]

Первый процесс, который должен выполнить оптик, — это шлифовка стекла в форму линзы с идеально сферическими поверхностями. Выпуклая поверхность должна быть отшлифована в инструменте в форме блюдца соответствующей формы. Невозможно сделать инструмент идеально сферическим в первую очередь, но успех может быть обеспечен на геометрическом принципе, что две поверхности не могут соответствовать друг другу во всех положениях, если обе не являются идеально сферическими. Инструмент оптика — это очень простая вещь, представляющая собой не что иное, как железную пластину, несколько большую, возможно, на четверть, чем линза, которую нужно отшлифовать до соответствующей кривизны. Чтобы гарантировать ее изменение для соответствия стеклу, она покрыта внутри слоем смолы толщиной от одной восьмой до четверти дюйма. Этот материал удивительно хорошо подходит для этой цели, потому что он уступает, безусловно, хотя и очень медленно, давлению стекла. Чтобы у него было место для изменения своей формы, в нем прорезаны канавки в обоих направлениях, так чтобы оставить его в форме квадратов, как на шахматной доске.

[Иллюстрация с подписью: ИНСТРУМЕНТ ОПТИКА.]

Затем его посыпают крокусом, смоченным водой, и слегка подогревают. Грубо отшлифованная линза затем помещается на него и перемещается из стороны в сторону. Направление движения слегка меняется с каждым ходом, так что после дюжины или около того ходов линии движения будут лежать во всех направлениях на инструменте. Это изменение направления наиболее легко и просто осуществляется оператором, медленно ходящим вокруг во время полировки, в то же время линзу нужно медленно поворачивать либо в противоположном направлении, либо еще быстрее в том же направлении, так чтобы ходы полировщика пересекали линзу во всех направлениях. Это двойное движение гарантирует, что каждая часть линзы входит в контакт с каждой частью полировщика и движется по нему во всех направлениях.

Тогда любые части линзы или полировщика, которые могут быть слишком высокими, чтобы сформировать сферическую поверхность, будут постепенно стерты, тем самым обеспечивая идеальную сферичность обоих.

[Иллюстрация с подписью: ШЛИФОВКА БОЛЬШОЙ ЛИНЗЫ.]

Когда полировка выполняется машинами, что является обычаем в Европе с большими линзами, полировщик сдвигается вперед и назад по линзе с помощью кривошипа, прикрепленного к вращающемуся колесу. Полировщик в то же время медленно вращается вокруг оси в своем центре, в которую кривошип входит, и стекло под ним медленно поворачивается в противоположном направлении. Таким образом, достигается тот же эффект, что и в другой системе. Те, кто практикует этот метод, утверждают, что при таком использовании машин условия равномерной полировки для каждой части поверхности могут быть выполнены более совершенно, чем при ручном движении. Результаты, однако, не подтверждают этот взгляд. Ни один европейский оптик не заявит, что делает лучше, чем американская фирма Alvan Clark & Sons в производстве равномерно хороших объективов, и эта фирма всегда выполняет работу вручную, перемещая стекло по полировщику, а не полировщик по стеклу.

Придав обоим стеклам — флинтовому и кроновому — надлежащую форму в процессе обработки, их соединяют вместе и проверяют путем наблюдений либо небесного светила, либо какой-нибудь освещенной точки на небольшом расстоянии на земле. Отражение солнца от капли ртути, шарика термометра или даже осколка бутылочного стекла служит превосходной искусственной звездой. Самый лучший оптик всегда обнаружит, что при первой проверке его стекло не идеально. Он увидит, что не придал в точности те кривизны, которые обеспечивают ахроматизм. Тогда ему придется изменить форму одного или обоих стекол, полируя их на инструменте с несколько иной кривизной. Он также может обнаружить, что осталась некоторая сферическая аберрация. Ему придется изменить кривизну так, чтобы исправить ее. Исправление этих мелких несовершенств формы линз для обеспечения идеального изображения при прохождении через них света — самая сложная часть работы оптика, и от его мастерства в этом деле будет зависеть его окончательный успех и репутация больше, чем от чего-либо другого. Изготовление пары линз описанным нами способом вполне под силу любому человеку, обладающему обыкновенной механической смекалкой, необходимой чуткостью пальцев и пониманием решаемой задачи. Но создание идеального объектива значительного размера, который удовлетворил бы всем требованиям астронома, — это предприятие, требующее такой остроты зрения, такой способности судить о том, где кроется ошибка, и такого мастерства в манипуляциях для устранения дефектов, что успешных мастеров в любом поколении можно пересчитать по пальцам.

Чтобы телескоп в конечном итоге работал удовлетворительно, недостаточно, чтобы обе линзы имели правильную форму; они также должны быть правильно центрированы в своих оправах. Если какая-либо линза наклонена в сторону или смещена относительно своей надлежащей центральной оси, четкость изображения будет нарушена. Поскольку это может случиться практически с любым телескопом, мы объясним, как выполняется надлежащая юстировка.

Самый простой способ проверить эту юстировку — установить оправу с двумя стеклами объектива ночью у стены, отойти на небольшое расстояние и наблюдать в стекле отражение пламени свечи, которую держат в руке. От различных поверхностей будет видно три или четыре отражения. Наблюдатель, держа свечу перед глазом и расположив линию зрения как можно ближе к пламени, должен перемещаться до тех пор, пока различные изображения пламени не совпадут друг с другом. Если он не может добиться их совпадения из-за того, что разные пары совпадают по разные стороны от пламени, значит, стекла не идеально центрированы друг относительно друга. Когда центрировка идеальна, наблюдатель, держа источник света на линии осей линз и (если бы это было возможно) глядя сквозь центр пламени, увидел бы все три или четыре изображения совпадающими. Поскольку он не может видеть сквозь само пламя, он должен смотреть сначала с одной стороны, а затем с другой, чтобы увидеть, симметрично ли расположение изображений, видимых в линзах. Если, отходя на разные расстояния, он не обнаружит отклонения от симметрии, то в этом отношении юстировка достаточно точна для всех практических целей.

Более удобным инструментом, чем простая свеча, является небольшой вогнутый отражатель с отверстием в центре, подобный тем, что используют врачи при осмотре горла.

[Иллюстрация с подписью: ИЗОБРАЖЕНИЕ ПЛАМЕНИ СВЕЧИ В ОБЪЕКТИВЕ.]

[Иллюстрация с подписью: ПРОВЕРКА ЮСТИРОВКИ ОБЪЕКТИВА.]

Поместите этот отражатель на продолжении оптической оси, установите свечу так, чтобы свет от отражателя проходил через стекло, и смотрите через отверстие. В объективе будут видны изображения самого отражателя, и если юстировка идеальна, отражатель можно перемещать так, чтобы они все совпали вместе.

Когда объектив находится в трубе телескопа, всегда полезно время от времени проверять эту юстировку, держа свечу так, чтобы ее свет падал через отверстие перпендикулярно на объектив. Наблюдатель смотрит с одной стороны пламени, а затем с другой, чтобы увидеть, симметричны ли изображения в разных положениях. Если для того, чтобы увидеть их таким образом, свечу приходится смещать в сторону от центральной линии трубы, весь объектив требует юстировки. Если два изображения совпадают в одном положении пламени свечи, а два — в другом, так что их невозможно совместить ни в одном положении, это означает, что стекла неправильно установлены в своей оправе. Следует отметить, что эта последняя юстировка — работа оптика, поскольку она настолько сложна, что пользователь телескопа обычно не может выполнить ее самостоятельно. Однако перпендикулярность всего объектива по отношению к трубе телескопа может нарушиться в процессе эксплуатации, и каждый, кто пользуется таким инструментом, должен уметь исправлять ошибку такого рода.

Может возникнуть вопрос: какую часть телескопа любитель может сделать самостоятельно при любых обстоятельствах? Как правило, его работа в этом направлении должна ограничиваться трубой и монтировкой. Мы бы не стали утверждать, что любой изобретательный молодой человек с ясным пониманием оптических принципов не смог бы вскоре научиться шлифовать и полировать объектив самостоятельно описанным нами методом и таким образом получить инструмент гораздо лучше того, что был в распоряжении Галилея. Но было бы удивительным успехом, если бы его самодельный телескоп оказался равен самому посредственному из тех, что можно купить у оптика. Объектив в сборе можно приобрести по ценам, зависящим от размера.

[Сноска: Ниже приводится грубое правило для получения представления о цене ахроматического объектива высочайшего качества, изготовленного на заказ. Возьмите куб диаметра в дюймах или, что то же самое, вычислите объем кубической коробки, в которую поместился бы шар того же диаметра, что и световая апертура стекла. Цена стекла будет варьироваться от 1 до 1,75 доллара за каждый кубический дюйм в этой коробке. Например, цена четырехдюймового объектива, вероятно, будет варьироваться от 64 до 112 долларов. Очень маленькие объективы диаметром в один или два дюйма могут стоить немного дороже, чем следует из этого правила. Инструменты, которые не являются первоклассными, но отвечают большинству целей любителя, стоят гораздо дешевле.]

[Иллюстрация с подписью: ВЕСЬМА ПРИМИТИВНАЯ МОНТИРОВКА ДЛЯ ТЕЛЕСКОПА.]

Трубу для телескопа можно сделать из бумаги, наклеив большое количество слоев вокруг длинного деревянного цилиндра. Еще лучшая труба получается из простого деревянного короба. Однако лучший материал — металл, поскольку дерево и картон склонны как деформироваться, так и разбухать под воздействием влаги. Жесть, если она достаточно толстая, была бы очень хорошим материалом. Чем ярче она сохраняется, тем лучше. Работа по установке объектива в один конец жестяной трубы двойной толщины и его надлежащая юстировка, вероятно, вполне под силу обычному любителю. Установка окуляра в другой конец трубы потребует некоторого мастерства и осторожности как от него самого, так и от его жестянщика.

Хотя конструкция окуляра гораздо проще, чем объектива, поскольку не требуется такой точности в подгонке кривизны, цена его ниже в еще большей степени, поэтому любителю будет лучше купить окуляр, чем делать его самому, если только он не стремится испытать свои механические способности. Для телескопа, не имеющего микрометра, лучше всего подходит окуляр Гюйгенса, или отрицательный окуляр, как его обычно называют. В исполнении Гюйгенса он состоит из двух плосковыпуклых линз, обращенных плоскими сторонами к глазу, как показано на рисунке.

[Иллюстрация с подписью: ОКУЛЯР ГЮЙГЕНСА.]

Насколько мы описали наш телескоп, он оптически завершен. Если бы его можно было использовать как подзорную трубу, просто держа в руке и направляя на объект, который мы хотим наблюдать, вряд ли потребовалась бы какая-либо очень сложная опора. Но если телескоп, даже самого маленького размера, должен использоваться регулярно, надлежащая «монтировка» так же важна, как и хороший инструмент. Люди, не имеющие практики в использовании таких инструментов, очень склонны недооценивать важность тех принадлежностей, которые просто позволяют нам наводить телескоп. Представление о том, что требуется от монтировки, легко получить, если читатель попробует посмотреть на звезду в обычную подзорную трубу хорошего размера, держа ее в руке, а затем представит, что трудности, с которыми он сталкивается, умножены на пятьдесят.

Телескопы меньшего размера и более дешевые, как их обычно продают, устанавливаются на простой маленькой подставке, на которой инструмент допускает горизонтальное и вертикальное движение. Если кому-то нужно лишь мельком взглянуть на небесный объект, такая монтировка подойдет для его целей. Но чтобы хоть сколько-нибудь изучить небесное тело, монтировка должна быть экваториальной; то есть одна из осей, вокруг которых движется телескоп, должна быть наклонена так, чтобы указывать на полюс мира, который находится недалеко от Полярной звезды. Эта ось будет составлять с горизонтом угол, равный широте места наблюдения. Однако телескоп нельзя установить непосредственно на эту ось; он должен быть прикреплен ко второй оси, которая сама закреплена на первой.

[Иллюстрация с подписью: СЕЧЕНИЕ ПРИМИТИВНОЙ МОНТИРОВКИ. P P. Полярная ось, несущая вилку на верхнем конце A. Ось склонения, проходящая через вилку E. Сечение трубы телескопа C. Груз для уравновешивания трубы.]

При такой установке за объектом можно следить в его суточном движении с востока на запад, вращая только полярную ось. Но если требуется максимальное удобство в использовании, это движение должно осуществляться часовым механизмом. Телескоп с таким дополнением обычно стоит тысячу долларов и выше, поэтому его обычно не применяют к очень маленьким телескопам.

Теперь предположим, что читатель хочет приобрести телескоп или объектив для себя и иметь возможность судить о его работе. Он должен правильно установить объектив в трубе и использовать самое большое увеличение; то есть самый маленький окуляр, который он намерен использовать в инструменте. Конечно, он понимает, что при прямом взгляде на звезду или небесный объект он должен казаться четким по контуру и хорошо определенным. Но без долгой практики с хорошими инструментами это не даст ему очень четкого представления. Если человек, выбирающий телескоп, совсем не имеет практики, возможно, лучший тест — выяснить, с какого расстояния он может читать обычный печатный текст. Для этого он должен иметь окуляр, увеличивающий примерно в пятьдесят раз на каждый дюйм апертуры телескопа. Например, если его телескоп имеет свободную апертуру три дюйма, то его окуляр должен давать увеличение в сто пятьдесят раз; если апертура четыре дюйма, можно использовать окуляр с увеличением в двести раз. Это увеличение, как правило, является примерно самым высоким, которое можно с пользой применять с любым телескопом. Предполагая, что используется такое увеличение, эта страница должна быть читаема с расстояния четырех футов на каждую единицу увеличения телескопа. Например, при увеличении 100 она должна быть читаема с расстояния 400 футов; при увеличении 200 — с 800 футов и так далее. Чтобы выразить это условие иначе: если телескоп позволяет читать текст с расстояния 150 футов на каждый дюйм апертуры при наилучшем увеличении, его работа, по крайней мере, не очень плоха. Если увеличение меньше, чем дало бы это правило, телескоп должен работать немного лучше; например, трехдюймовый телескоп с увеличением 60 должен делать эту страницу читаемой с расстояния 300 футов, или четыре фута на каждую единицу увеличения.

Тест, применяемый оптиком, гораздо точнее, а также проще. Он наводит инструмент на звезду или на отражение солнечных лучей от маленького круглого кусочка стекла или капли ртути, находящихся на расстоянии нескольких сотен ярдов, и проверяет, сходятся ли все лучи в фокусе. Это делается не просто взглядом на звезду, а попеременным вдвиганием окуляра за точку отчетливого видения и выдвиганием его за эту точку. Таким образом, изображение звезды будет выглядеть не как точка, а как круглый диск света. Если телескоп идеален, этот диск будет казаться круглым и одинаково ярким в любом положении окуляра. Но если есть какая-либо сферическая аберрация или различия в плотности в разных частях стекла, изображение будет выглядеть искаженным различными способами. Если сферическая аберрация не исправлена, внешний край диска будет ярче центра, когда окуляр вдвинут, а центр будет ярче, когда он выдвинут. Если кривизна стекла не везде одинакова, изображение будет выглядеть овальным в том или ином положении. Если есть большие прожилки неравномерной плотности, на изображении будут видны крылья или зазубрины. Если атмосфера спокойна, изображение при вдвинутом окуляре будет состоять из большого количества мелких колец света. Если стекло хорошее, эти кольца будут круглыми, неразрывными и одинаково яркими. Мы представляем несколько рисунков, показывающих, как будут выглядеть эти спектральные изображения, как их иногда называют; во-первых, когда окуляр вдвинут, и во-вторых, когда он выдвинут, для телескопов разного качества.

Мы до сих пор говорили только о рефракторе, потому что это тот тип телескопа, которым наблюдатель естественным образом стремится обзавестись. В то же время нет сомнений, что создание рефлектора умеренного размера проще, чем соответствующего рефрактора. Основная часть рефлектора — слегка вогнутое зеркало из любого металла, который поддается хорошей полировке. Это зеркало можно шлифовать и полировать так же, как линзу, только инструмент должен быть выпуклым.

[Иллюстрация с подписью: СПЕКТРАЛЬНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЗВЕЗД; В ВЕРХНЕЙ СТРОКЕ ПОКАЗАНО, КАК ОНИ ВЫГЛЯДЯТ ПРИ ВДВИНУТОМ ОКУЛЯРЕ, В НИЖНЕЙ — ПРИ ВЫДВИНУТОМ.]

A Телескоп в порядке B Сферическая аберрация, показанная светлым и темным центром C Объектив не сферический, а эллиптический D Стекло неоднородное — очень плохой и неизлечимый случай E Одна сторона объектива ближе другой. Отрегулируйте

В последние годы стало очень распространенным делать зеркало из стекла и покрывать отражающую поверхность чрезвычайно тонким слоем серебра, который можно отполировать вручную за несколько минут. Такое зеркало отличается от нашего обычного зеркала тем, что слой серебра наносится на переднюю поверхность, поэтому свет не проходит сквозь стекло. Более того, слой серебра настолько тонок, что почти прозрачен: на самом деле солнце можно увидеть сквозь него при прямом взгляде как тусклый синий объект. Посеребренные стеклянные рефлекторы, изготовленные таким образом, широко производятся в Лондоне и стоят гораздо дешевле, чем рефракторы соответствующего размера. Их большой недостаток — недолговечность серебряного слоя. В городе слой обычно тускнеет через несколько месяцев от сернистых паров, исходящих от газовых фонарей и других источников, и даже в сельской местности очень трудно уберечь зеркало от контакта со всем, что может его повредить. В результате владелец такого телескопа, если он хочет поддерживать его в порядке, должен быть всегда готов к повторному серебрению и полировке. Для этого требуется такая тщательная манипуляция и обращение с химикатами, что вряд ли можно ожидать, что любитель будет брать на себя труд поддерживать свой телескоп в порядке, если только у него нет вкуса к химии, а также к астрономии.

Любопытство увидеть небесные тела в большие телескопы настолько широко распространено, что мы склонны забывать, как много можно увидеть и сделать с помощью маленьких. Дело в том, что значительная часть астрономических наблюдений прошлых времен была сделана с помощью того, что мы сейчас сочли бы очень маленькими инструментами, и большая часть серьезной астрономической работы настоящего времени выполняется с помощью меридианных кругов, апертуры которых обычно варьируются от четырех до восьми дюймов. Одним из самых ярких примеров недавнего времени того, как можно использовать инструмент умеренного размера, являются открытия двойных звезд, сделанные г-ном С. У. Бернемом из Чикаго. Вооружившись маленьким шестидюймовым телескопом, приобретенным на собственные средства у братьев Кларк, он открыл многие сотни двойных звезд, настолько сложных, что они ускользнули от внимания Медлера и Струве, и завоевал себе одно из самых высоких положений среди астрономов того времени, занимающихся наблюдением этих объектов. Именно с этим маленьким инструментом на горе Гамильтон в Калифорнии — впоследствии месте расположения великой Ликской обсерватории — он открыл сорок восемь новых двойных звезд, которые оставались незамеченными всеми предыдущими наблюдателями. Первым среди объектов, которые прекрасно видны в инструменты умеренного размера, стоит Луна. Люди, которые хотят увидеть Луну в обсерватории, обычно совершают ошибку, глядя, когда Луна полная, и прося показать ее в самый большой телескоп. Ничего, кроме яркого блеска света, испещренного темными пятнами и пересеченного неровными яркими линиями, тогда разобрать нельзя. Лучшее время для наблюдения Луны — около или до первой четверти, или когда ей от трех до восьми дней. Последняя четверть, конечно, столь же благоприятна, насколько это касается видимости, только нужно встать после полуночи, чтобы увидеть ее в этом положении. Если смотреть в трех- или четырехдюймовый телескоп за день или два до первой четверти, примерно через полчаса после захода солнца, с увеличением от пятидесяти до ста, Луна — один из самых красивых объектов на небе. Сумерки смягчают ее сияние, так что глаз не ослепляется, как это будет, когда небо совсем темное. Общий вид, который она тогда представляет, — это полушарие из прекрасного чеканного серебра, вырезанное любопытными круглыми узорами с более чем человеческим мастерством. Если, однако, кто-то хочет увидеть мельчайшие детали лунной поверхности, в которых многие наши астрономы сейчас так глубоко заинтересованы, он должен использовать большее увеличение. Общий красивый эффект тогда уменьшается, но видно больше деталей. Тем не менее, вряд ли нужно искать очень большой телескоп для любого исследования лунной поверхности. Я очень сомневаюсь, что кто-либо когда-либо видел на Луне что-то, что нельзя было бы разглядеть в ясной, спокойной атмосфере с помощью шестидюймового телескопа первого класса.

После Луны Сатурн — один из самых красивых небесных объектов. Его вид, однако, меняется в зависимости от положения на орбите. Дважды в течение оборота, который занимает почти тридцать лет, кольца видны с ребра и в течение нескольких дней невидимы даже в мощный телескоп. В течение целого года их форму может быть трудно разобрать в маленький телескоп. Эти неблагоприятные условия случаются в 1907 и 1921 годах. Между этими датами, особенно в течение нескольких лет после 1910 года, положение планеты на небе будет наиболее благоприятным, так как она будет находиться в северном склонении, вблизи своего перигелия, а ее кольца будут широко раскрыты. Мы все знаем, что Сатурн отчетливо виден невооруженным глазом, сияя почти как звезда первой величины, так что нет никакой трудности в том, чтобы найти его, если знать, когда и где искать. В 1906–1908 годах его противостояния приходятся на сентябрь месяц. В последующие годы они будут происходить на месяц позже каждые два с половиной года. Кольцо можно увидеть в обычную хорошую подзорную трубу, закрепленную на столбе для устойчивости. Четырех- или пятидюймовый телескоп покажет большинство спутников, деление в кольце и, когда кольцо хорошо раскрыто, любопытное темное кольцо, открытое Бондом. Это «креповое кольцо», как его обычно называют, — одно из самых необычных явлений, представляемых этой планетой.

Астроному-любителю с острым глазом и телескопом с апертурой четыре дюйма и выше может быть интересно часто рассматривать Сатурн с целью обнаружения любых необычайных извержений на его поверхности, подобных тем, что видел профессор Холл в 1876 году. 7 декабря того же года на экваторе Сатурна было замечено яркое пятно. Оно удлинялось изо дня в день и оставалось видимым в течение нескольких недель. Подобная вещь никогда раньше не была известна на этой планете, и если бы профессор Холл не был занят наблюдениями за спутниками, оно не было бы замечено тогда. Подобное пятно на планете было зарегистрировано в 1902 году и замечено гораздо более широко. В этом случае пятно появилось на более высокой широте от экватора планеты, чем пятно профессора Холла. При этом появлении время вращения планеты вокруг своей оси оказалось несколько большим, чем в 1876 году, в соответствии с общим законом, проявляющимся при вращении Солнца и Юпитера. Несмотря на свой преходящий характер, эти два пятна дали единственное определение времени обращения Сатурна, которое было сделано со времен Гершеля-старшего.

[Иллюстрация с подписью: ВЕЛИКИЙ РЕФРАКТОР НАЦИОНАЛЬНОЙ ОБСЕРВАТОРИИ В ВАШИНГТОНЕ]

Из спутников Сатурна самый яркий — Титан, который можно увидеть в самый маленький телескоп и который обращается вокруг планеты за пятнадцать дней. Япет, внешний спутник, примечателен тем, что сильно меняет яркость во время своего обращения вокруг планеты. Любой, у кого есть средства и способность делать точные фотометрические оценки света этого спутника во всех точках его орбиты, может тем самым оказать ценную услугу астрономии.

Наблюдения Венеры, с помощью которых астрономы прошлого века полагали, что открыли время ее вращения вокруг своей оси, были сделаны с помощью телескопов, гораздо более низких по качеству, чем наши. Хотя их наблюдения не были подтверждены, некоторые астрономы все еще склонны думать, что их результаты не были опровергнуты неудачей недавних наблюдателей обнаружить те изменения, которые старые описывают на поверхности планеты. С шестидюймовым телескопом наилучшего качества и имея время выбрать наиболее благоприятный момент, можно быть столь же хорошо оснащенным для решения вопроса о вращении Венеры, как и лучший наблюдатель. Особенно следует воспользоваться несколькими днями вблизи каждого нижнего соединения.

Вопросы, которые нужно решить, два: во-первых, есть ли какие-либо темные пятна или другие отметины на диске? во-вторых, есть ли какие-либо неровности в форме острых рогов? Центральные части диска намного темнее контура, и, вероятно, именно этот факт породил впечатление о темных пятнах. Если эта кажущаяся темнота не меняется время от времени или не показывает какой-либо неровности в своем контуре, она не может указывать на какое-либо вращение планеты. Лучшее время для тщательного осмотра острых рогов будет тогда, когда планета находится почти на линии от Земли до Солнца. Лучший час дня — около заката, причем полчаса после заката — самые лучшие из всех. Но если Венера находится близко к Солнцу, она после заката будет слишком низко, чтобы ее можно было хорошо видеть, и на нее нужно смотреть поздно днем.

Планета Марс всегда должна быть объектом большого интереса, потому что из всех небесных тел именно она, по-видимому, имеет наибольшее сходство с Землей. Она входит в противостояние с интервалами чуть более двух лет и может быть хорошо видна только в течение месяца или двух до и после каждого противостояния. Безнадежно искать спутники Марса с помощью любых телескопов, кроме самых больших в мире. Но отметины на поверхности, по которым было определено время вращения и которые указывают на сходство с поверхностью нашей собственной планеты, можно хорошо рассмотреть в телескопы с апертурой шесть дюймов и выше. Одно или оба ярких полярных пятна, которые, как предполагается, обусловлены отложениями снега, можно увидеть в меньшие телескопы, когда положение планеты благоприятно.

Иначе обстоит дело с так называемыми каналами, открытыми Скиапарелли в 1877 году, которые с тех пор вызывают такой большой интерес и породили столько дискуссий относительно их природы. Астроном, который имел наилучшие возможности для их изучения, — г-н Персиваль Лоуэлл, чья обсерватория во Флагстаффе, Аризона, прекрасно расположена для этой цели, к тому же он обладает одним из лучших, если не самым большим из телескопов. Там каналы видны как тонкие темные линии; но даже в этом случае они должны быть пятьдесят миль в ширину, так что слово «канал» можно считать неверным названием.

Хотя планета Юпитер не представляет таких поразительных особенностей, как Сатурн, она представляет еще больший интерес для астронома-любителя, потому что он может изучать ее с меньшей оптической силой и видеть больше изменений на ее поверхности. Каждая работа по астрономии в общих чертах рассказывает о поясах Юпитера, и многие размышляют об их причинах. Читатель недавних работ знает, что Юпитер, как предполагается, не твердая масса, подобная Земле, а огромный шар из расплавленного и парообразного вещества, промежуточный по составу между Землей и Солнцем. Внешняя поверхность, которую мы видим, вероятно, представляет собой горячую массу пара глубиной в сотни миль, выброшенную из нагретых недр. Пояса, вероятно, представляют собой облакоподобные формы в этой парообразной массе. Несомненно то, что они постоянно меняются, так что планета редко выглядит точно так же в два последовательных вечера. Вращение планеты можно очень хорошо увидеть за час наблюдения. За два часа объект в центре диска переместится почти к краю.

Спутники этой планеты в своих постоянно меняющихся фазах являются объектами постоянного интереса. Их затмения можно наблюдать в очень маленький телескоп, если знать, когда их искать. Чтобы сделать это успешно и без потери времени, необходимо иметь астрономический ежегодник на год. Все наблюдаемые явления предсказаны там для удобства наблюдателей. Пожалуй, самое любопытное наблюдение, которое можно сделать, — это прохождение тени спутника по диску Юпитера. Автор видел это прекрасно в шестидюймовый телескоп, и гораздо меньший, вероятно, показал бы это хорошо. В телескоп такого размера или немного больше спутники можно увидеть между нами и Юпитером. Иногда они кажутся немного ярче планеты, а иногда немного тусклее.

Из оставшихся больших планет Меркурий, внутренняя, а также Уран и Нептун, две внешние, представляют меньший интерес, чем другие, для любителя с маленьким телескопом, потому что их труднее увидеть. Меркурий, действительно, можно наблюдать с помощью самого маленького инструмента, но никаких физических конфигураций или изменений на его поверхности никогда не было обнаружено. Вопрос о том, можно ли наблюдать таковые, остается открытым, и его можно решить только путем долгого и тщательного осмотра. Маленький телескоп почти так же хорош для этой цели, как и большой, потому что атмосферные трудности на пути к получению хорошего вида планеты нельзя уменьшить увеличением телескопической силы.

Уран и Нептун настолько далеки, что для того, чтобы увидеть их диски, необходимы телескопы значительного размера и большой увеличительной силы. В маленькие телескопы они выглядят как звезды, и у наблюдателя нет способа отличить их от окружающих звезд, если он не может использовать лучшие астрономические приспособления, такие как звездные карты, круги на своем инструменте и т. д. Однако следует отметить, как факт, не являющийся общеизвестным, что Уран можно хорошо увидеть невооруженным глазом, если знать, где его искать. Чтобы распознать его, необходимо иметь астрономический ежегодник, показывающий его прямое восхождение и склонение, и звездные карты, показывающие, где среди звезд лежат параллели прямого восхождения и склонения. Когда он будет найден невооруженным глазом, конечно, не будет никакой трудности в наведении на него телескопа.

Из небесных объектов, за которыми полезно следить и которые можно хорошо рассмотреть с помощью недорогих инструментов, Солнце можно считать занимающим первое место. Астрономы, специализирующиеся на физике Солнца, имеют, особенно в этой стране, так много других обязанностей, и их обзор так часто прерывается облаками, что непрерывная запись пятен на Солнце и изменений, которые они претерпевают, едва ли возможна. Пожалуй, одна из самых интересных и полезных астрономических работ, которую может выполнить любитель, будет состоять из записи возникновения и изменений формы солнечных пятен и факелов. Как выглядит пятно, когда оно впервые появляется в поле зрения? Вспыхивает ли оно немедленно со значительной величиной или начинается как мельчайшая видимая точка и постепенно растет? Когда несколько пятен сливаются в одно, как они это делают? Когда пятно распадается на несколько частей, какова кажущаяся природа этого процесса? Как группы ярких точек, называемые факелами, появляются, меняются и растут? На все эти вопросы, несомненно, нужно отвечать по-разному, в зависимости от поведения конкретного пятна, но записи довольно скудны, и добросовестный и трудолюбивый любитель сможет развлечь себя, добавляя к ним, и, возможно, сможет сделать ценный вклад в науку таким же образом.

Еще одна область астрономических наблюдений, в которой трудолюбие и мастерство значат больше, чем дорогие инструменты, — это поиск новых комет. Это требует очень натренированного глаза, чтобы комету можно было поймать среди толпы звезд, которые проносятся через поле зрения при движении телескопа. Также необходимо быть хорошо знакомым с рядом туманностей, которые очень похожи на кометы. Поиск можно вести практически с любым маленьким телескопом, если быть осторожным и использовать очень слабое увеличение. С четырехдюймовым телескопом следует использовать увеличение, не превышающее двадцати. Чтобы искать с легкостью и наилучшим образом, наблюдатель должен иметь то, что среди астрономов фамильярно известно как «телескоп со сломанной спиной». Этот инструмент имеет окуляр на конце оси, где никто никогда не подумал бы его искать. Поворачивая инструмент вокруг этой оси, он просматривает пространство от одного горизонта через зенит до другого горизонта, без необходимости для наблюдателя двигать головой. Это достигается наличием отражателя в центральной части инструмента, который направляет лучи света под прямым углом через ось.

[Иллюстрация: «КОМЕТНЫЙ ИСКАТЕЛЬ СО СЛОМАННОЙ СПИНОЙ»]

Насколько хорошо этот поиск может проводиться наблюдателями с ограниченными средствами в их распоряжении, показывают успехи нескольких американских наблюдателей, среди которых хорошо известны г-да У. Р. Брукс, Э. Э. Барнард и Льюис Свифт. Кометные открытия этих людей служат отличной иллюстрацией того, как много можно сделать с минимальными средствами, когда берешься за дело с правильным духом.

Большее число удивительных телескопических объектов следует искать далеко за пределами Солнечной системы, в регионах, откуда свету требуются годы, чтобы достичь нас. Из-за их огромного расстояния эти объекты обычно требуют самых мощных телескопов, чтобы их можно было увидеть наилучшим образом; но есть довольно много таких, которые находятся в пределах досягаемости любителя. Глядя на Млечный Путь, особенно на его южную часть, в ясный зимний или летний вечер, можно увидеть здесь и там пучки света. При исследовании этих пучков в телескоп обнаружится, что они состоят из скоплений звезд. Многие из этих групп обладают величайшей красотой даже при умеренной оптической силе. Из всех групп в Млечном Пути самая известная — та, что находится в рукоятке меча Персея, которую можно видеть в течение большей части года и которая отчетливо видна невооруженным глазом как пятно рассеянного света. В телескоп в этом пятне видны два тесно связанных звездных скопления, или, возможно, нам следует скорее сказать, два центра конденсации.

Другой объект того же класса — Ясли в созвездии Рака. Его можно очень отчетливо увидеть невооруженным глазом в ясную безлунную ночь зимой или весной как слабый туманный объект, окруженный тремя маленькими звездами. Самый маленький телескоп показывает его как группу звезд.

Из всех звездных объектов великая туманность Ориона — та, что больше всего очаровывала астрономов двух столетий. Она отчетливо видна невооруженным глазом, и ее можно найти без труда в любую зимнюю ночь. Три яркие звезды, образующие пояс меча Ориона, известны каждому, кто замечал это созвездие. Ниже этого пояса видна другая тройка звезд, не такая яркая и лежащая в направлении с севера на юг. Средняя звезда этой тройки — великая туманность. Сначала невооруженный глаз не видит ничего, что отличало бы ее от других звезд, но если присмотреться, можно увидеть, что она имеет туманный вид. Четырехдюймовый телескоп покажет ее любопытную форму. Не последней из ее интересных особенностей являются четыре звезды, известные как «Трапеция», которые расположены в темной области вблизи ее центра. На самом деле вся туманность усеяна звездами, которые значительно усиливают эффект, производимый ее таинственным видом.

Великая туманность Андромеды по интересу уступает только туманности Ориона. Как и первая, она отчетливо видна невооруженным глазом, имея вид слабой кометы. Самая любопытная особенность этого объекта заключается в том, что, хотя самые мощные телескопы не разрешают его на звезды, в спектроскопе он выглядит так, будто это твердое вещество, светящееся собственным светом.

Вышеприведенное — лишь выборка из бесчисленного множества объектов, которые небеса предлагают для телескопического изучения. Многие из них описаны в астрономических трудах, но любитель может удовлетворить свое любопытство почти в любой степени, разыскивая их самостоятельно.

[Иллюстрация с подписью: ТУМАННОСТЬ В ОРИОНЕ]

С 1878 года на Юпитере обычно было видно красное пятно, не похожее ни на одно из замеченных ранее. Сначала в течение нескольких лет это был очень заметный объект, но постепенно он поблек, так что с 1890 года его можно было разобрать только с трудом. Но сейчас он рассматривается как постоянная особенность планеты. Есть некоторые основания полагать, что его время от времени видели задолго до того, как к нему было привлечено внимание. Несомненно, когда его вообще можно увидеть, практика наблюдения таких объектов важнее размера телескопа.

VI

ЧЕМ ЗАНИМАЮТСЯ АСТРОНОМЫ

Ни в одной области науки человеческие знания не расширились в наше время больше, чем в астрономии. Сорок лет назад астрономические исследования казались совершенно бесплодными в плане результатов, представляющих большой интерес или ценность для нашей расы. Наблюдатели мира работали по традиционной системе, выдавая результаты в бесконечном потоке, не видя никакой перспективы великих обобщений, к которым они могли бы в конечном итоге привести. Теперь все изменилось. Был разработан новый инструмент, спектроскоп, о степени откровений которого мы только начинаем узнавать, хотя он используется уже более тридцати лет. Применение фотографии расширилось настолько, что в некоторых важных областях астрономической работы наблюдатель просто фотографирует явление, которое он должен изучить, а затем делает свое наблюдение по проявленному негативу.

Мир астрономии — один из самых занятых, которые можно найти сегодня, и автор предлагает, с любезного согласия читателя, совершить с ним прогулку по нему и посмотреть, что происходит. Мы можем начать наш осмотр с тела, которое для нас, после Земли, является самым важным во Вселенной. Я имею в виду Солнце. В Гринвичской обсерватории Солнце уже более двадцати лет регулярно фотографируется в каждый ясный день с целью определения изменений, происходящих в его пятнах. В последние годы эти наблюдения были дополнены другими, сделанными на станциях в Индии и на Маврикии, так что благодаря их сочетанию совершенно исключительным является случай, когда проходит целый день без того, чтобы не была сделана хотя бы одна фотография. На этих наблюдениях должно главным образом основываться наше знание любопытного цикла изменений солнечных пятен, который проходит период около одиннадцати лет, но причину которого никто до сих пор не смог установить.

Эта Гринвичская система была расширена и улучшена американцем. Профессор Джордж Э. Хейл, бывший директор Йеркской обсерватории, разработал инструмент для фотографирования Солнца с помощью одного луча спектра. Свет, испускаемый кальцием, основой извести и одним из веществ, наиболее распространенных на Солнце, часто выбирается для воздействия на пластинку.

Институт Карнеги недавно организовал предприятие для проведения изучения Солнца в сочетании лучших условий, чем когда-либо прежде. Первое требование в таком случае — самый способный и полный энтузиазма работник в этой области, готовый посвятить все свои силы ее развитию. Это требование находит воплощение в лице самого профессора Хейла. Следующее требование — атмосфера величайшей прозрачности и расположение на большой высоте над уровнем моря, чтобы прохождение света от Солнца к наблюдателю как можно меньше препятствовалось туманами и парами вблизи поверхности Земли. Это требование достигается размещением обсерватории на горе Вилсон, недалеко от Пасадены, Калифорния, где климат признан лучшим из всех в Соединенных Штатах и, вероятно, не уступает климату любой другой достижимой точки в мире. Третье требование — лучшие инструменты, специально разработанные для удовлетворения требований. В этом отношении мы можем быть уверены, что ничто, достижимое человеческой изобретательностью, не будет упущено.

Таким образом, оснащенный, профессор Хейл приступил к задаче изучения Солнца и записи изо дня в день всех происходящих в нем изменений, используя специально разработанные инструменты для каждой поставленной цели. Фотография используется почти во всем исследовании. Полное описание работы потребовало бы перечисления технических деталей, в которые нам сейчас нет нужды вдаваться. Поэтому пусть будет достаточно сказать в общем плане, что изучение Солнца ведется в масштабе и с энергией, достойными самого важного предмета, который предстает перед астрономом. Тесно связана с этой работой деятельность профессора Лэнгли и д-ра Эббота в Астрофизической обсерватории Смитсоновского института, которые недавно завершили одну из самых важных работ, когда-либо проводившихся по свету Солнца. Они годами анализировали те его лучи, которые, хотя и совершенно невидимы для наших глаз, имеют ту же природу, что и лучи света, и ощущаются нами как тепло. Чтобы сделать это, Лэнгли изобрел своего рода искусственный глаз, который он назвал болометром, в котором зрительный нерв сделан из чрезвычайно тонкой полоски металла, настолько незначительной, что ее едва можно увидеть, по которой проходит электрический ток. Этот глаз был бы настолько ослеплен теплом, излучаемым телом человека, что при использовании его необходимо защищать от всего такого тепла, заключая в футляр, поддерживаемый при постоянной температуре путем погружения в воду. С помощью этого глаза два наблюдателя нанесли на карту тепловые лучи Солнца с такой степенью и с такой точностью, которые были ранее совершенно неизвестны.

Вопрос о возможных изменениях в излучении Солнца и о связи этих изменений с благополучием человека все еще ускользает от нашего пристального внимания. Несмотря на все предпринятые усилия, физик сегодняшнего дня еще не смог сделать ничего похожего на точное определение общего количества тепла, получаемого от Солнца. Самые большие измерения почти вдвое превышают самые маленькие. Это отчасти объясняется тем, что атмосфера поглощает неизвестную и переменную долю солнечных лучей, проходящих через нее, а отчасти — трудностью отличить тепло, излучаемое Солнцем, от тепла, излучаемого земными объектами.

В одном недавнем случае изменение солнечного излучения было замечено в различных частях мира и представляет особый интерес, поскольку, по-видимому, нет сомнений относительно его происхождения. В последней части 1902 года было обнаружено чрезвычайное уменьшение интенсивности солнечного тепла, измеренное болометром и другими инструментами. Это продолжалось в течение первой части 1903 года с большими вариациями в разных местах, и прошло более года после первого уменьшения, прежде чем солнечные лучи снова приняли свою обычную интенсивность.

Этот результат сейчас приписывается извержению горы Пеле, во время которого огромная масса вулканической пыли и пара была выброшена в верхние слои воздуха и постепенно разнесена по всей Земле ветрами и течениями. Многие из наших читателей могут помнить, что нечто еще более поразительное произошло после великого катаклизма на Кракатау в 1883 году, когда в течение более года красные закаты и красные сумерки такой глубины оттенка, какой никогда раньше не наблюдалось, были видны в каждой части мира.

То, что мы называем универсалогией — знание структуры и протяженности Вселенной, — должно начинаться с изучения звездного неба, каким мы его видим. На небе, вероятно, есть сто миллионов звезд, доступных для телескопического зрения. Это число слишком велико, чтобы позволить изучать все звезды индивидуально; однако, чтобы сформировать основу для какого-либо вывода, мы должны знать положения и расположение как можно большего их числа.

Для этого первая потребность — каталог, дающий очень точные положения как можно большего числа более ярких звезд. Основные национальные обсерватории, а также некоторые другие, заняты удовлетворением этой потребности. К настоящему времени около 200 000 звезд, видимых в наших широтах, были каталогизированы по этому точному плану, и работа все еще продолжается. В той части неба, которую мы никогда не видим, потому что она видна только из южного полушария, соответствующая работа далеко не так обширна. Сэр Дэвид Гилл, астроном на мысе Доброй Надежды, а также директора других южных обсерваторий заняты тем, чтобы продвигать ее вперед так быстро, как позволяют ограниченные средства в их распоряжении.

Следующей в очереди идет работа по простому перечислению как можно большего числа звезд. Здесь самые точные положения не требуются. Необходимо только нанести положение каждой звезды с достаточной точностью, чтобы отличить ее от всех соседей. Около 400 000 звезд были в течение последней половины столетия перечислены таким образом в обсерватории Бонна Аргеландером, Шенфельдом и их помощниками. Эта работа сейчас проводится в южном полушарии в большом масштабе Томе, директором обсерватории Кордова в Аргентинской Республике. Она была основана тридцать лет назад нашим д-ром Б. А. Гулдом, который передал ее д-ру Томе в 1886 году. Последний к настоящему времени определил и опубликовал положения почти полумиллиона звезд. Эта работа Томе распространяется на более слабые звезды, чем любая другая, предпринятая до сих пор, так что по мере ее продолжения у нас появляется больше звезд, перечисленных в регионе, невидимом в средних северных широтах, чем для той части неба, которую мы можем видеть. К настоящему времени вышли три тома кварто, дающие положения и величины звезд. Потребуется еще два или три тома и, возможно, десять или пятнадцать лет, чтобы завершить работу.

Около двадцати лет назад было обнаружено, что с помощью телескопа, специально адаптированного для этой цели, можно сфотографировать гораздо больше звезд, чем инструмент того же размера показал бы глазу. Это открытие вскоре было применено в различных кругах. Сэр Дэвид Гилл с характерной энергией сфотографировал звезды южного неба в количестве почти полумиллиона. Поскольку было не в его силах измерить и вычислить положения звезд по своим пластинкам, последние были отправлены профессору Дж. К. Каптейну из Голландии, который взял на себя огромный труд по сбору их в каталог, последний том которого был опубликован в 1899 году. Один любопытный результат этого предприятия заключается в том, что работа по перечислению звезд более полна для южного полушария, чем для северного.

Другая великая фотографическая работа, которая сейчас ведется, имеет дело с миллионами звезд, с которыми невозможно работать индивидуально. Пятнадцать лет назад ассоциация обсерваторий в обоих полушариях предприняла попытку составить фотографическую карту неба в самом большом масштабе. Некоторые части этой работы сейчас приближаются к завершению, но в других она все еще находится в отсталом состоянии из-за неспособности нескольких южноамериканских обсерваторий выполнить свою часть программы. Когда все будет сделано, у нас будет картина неба, изучение которой может потребовать труда целого поколения астрономов.

Совершенно независимо от этой работы Гарвардский университет под руководством профессора Пикеринга продолжает работу по фотографированию неба в удивительном масштабе. По этому плану нам не нужно оставлять потомкам узнавать, есть ли какие-либо изменения на небесах, ибо одним из результатов предприятия стало открытие тринадцати новых звезд, которые время от времени вспыхивают на небесах в точках, где раньше никаких не было известно. Работа профессора Пикеринга постоянно расширялась и улучшалась, пока около 150 000 фотографических пластинок, показывающих время от времени места бесчисленных миллионов звезд среди их собратьев, не были накоплены в Гарвардской обсерватории. Не менее примечательным, чем это богатство материала, стало развитие мастерства в работе с ним. Некоторое представление о работе можно получить, поразмыслив над тем, что тридцать лет назад тщательное изучение небес астрономами, посвятившими свою жизнь этой задаче, привело к открытию около двух или трех сотен звезд, меняющих свой свет. Теперь в Гарварде, благодаря острым глазам, изучающим и сравнивающим последовательные фотографии не только изолированных звезд, но и скоплений и агломераций звезд в Млечном Пути и в других местах, были сделаны открытия таких объектов, исчисляемые сотнями, и работа идет со все возрастающей скоростью. Действительно, количество переменных звезд, известных сейчас, таково, что их изучение как индивидуальных объектов больше не является достаточным, и впредь их нужно рассматривать статистически в отношении их распределения в пространстве и их отношений друг к другу, как перепись классифицирует все население, не принимая во внимание индивидуумов.

Упомянутые работы посвящены звездам. Однако небесные пространства содержат не только звезды, но и туманности; и фотография в настоящее время может быть даже более успешной в их отображении, чем в отображении звезд. Несколько лет назад покойный Килер в Ликской обсерватории решил выяснить, чего можно добиться, направив зеркальный телескоп Кроссли на небо и поместив чувствительную фотопластинку в фокус. Он был удивлен, обнаружив, что на пластинке запечатлелось огромное количество туманностей, о существовании которых ранее даже не подозревали. К настоящему времени составлены списки положений около 8000 таких объектов. Килер установил, что на небе, вероятно, существует 200 000 туманностей, которые можно сфотографировать с помощью рефлектора Кроссли. Но работа по созданию этих фотографий настолько велика, а количество зеркальных телескопов, которые можно для этого применить, настолько мало, что никто не решился всерьез приступить к ней. Примечательно, что лишь очень малая часть этих объектов, которые можно сфотографировать, видна глазу даже в самый мощный телескоп.

Эту демонстрацию возможностей зеркального телескопа можно считать одним из важнейших открытий нашего времени в области характеристик астрономических инструментов. Давно известно, что изображение, формируемое в фокусе лучшего рефрактора, страдает от несовершенства, возникающего из-за различного воздействия линз на световые лучи разных цветов. Поэтому изображение звезды в таком инструменте никогда нельзя увидеть или сфотографировать как настоящую точку, а только как небольшое диффузное пятно. В зеркальном телескопе этой трудности удается избежать, но возникает новая — изгиб зеркала под влиянием собственного веса. Устройства для преодоления этого были настолько далеки от успеха, что, когда мистер Кроссли подарил свой инструмент Ликской обсерватории, опасались, что с его помощью удастся сделать немногое. Но, как часто бывает в человеческих делах вне астрономии, когда изобретательные и способные люди посвящают свое внимание тщательному изучению проблемы, выяснилось, что можно достичь новых результатов. Так, вскоре то, что считалось второстепенным инструментом, проявило не только качества, о которых ранее не подозревали, но и стало средством важного дополнения методов астрономических исследований.

Чтобы наши знания о положении звезды были полными, мы должны знать ее расстояние. Его можно измерить только с помощью параллакса звезды — то есть небольшого изменения ее направления, вызванного движением нашей Земли по своей орбите. Но расстояние, о котором идет речь, настолько огромно, что это изменение неизмеримо мало, за исключением, пожалуй, нескольких сотен звезд, и даже для них его измерение почти ставит в тупик мастерство самого опытного астронома. Прогресс в этом направлении поэтому очень медленный, и, вероятно, еще нет и сотни звезд, параллакс которых был установлен с какой-либо степенью достоверности. Доктор Чейз в настоящее время завершает важную работу такого рода в Йельской обсерватории.

При самых совершенных телескопических наблюдениях, как и невооруженным глазом, звезды кажутся одинаковыми, если не считать того, что они сильно различаются по яркости и несколько по цвету. Но когда их свет анализируется спектроскопом, обнаруживается, что едва ли найдутся две в точности одинаковые звезды. Важная часть работы астрофизических обсерваторий, особенно Гарвардской, состоит в фотографировании спектров тысяч звезд и изучении выявленных таким образом особенностей. В Гарварде большая часть этой работы выполняется в рамках деятельности Мемориала Генри Дрейпера, основанного его вдовой в память о выдающемся исследователе из Нью-Йорка, который скончался двадцать лет назад.

Сравнивая спектры звезд, сэр Уильям Хаггинс развил идею о том, что эти тела, подобно людям, имеют свою историю жизни. В младенчестве они являются туманностями, а прогресс к старости отмечается постоянным увеличением плотности их вещества. Их температура также меняется способом, аналогичным жизненной силе человека. В течение определенного времени звезда постоянно становится все горячее и горячее. Но этому должен прийти конец, и в старости она остывает. Каков возраст звезды, трудно даже предположить. Это многие миллионы лет, возможно, сотни, а может быть, даже тысячи миллионов.

Некоторая попытка указать звездную величину включена в каждый значительный каталог звезд. Работа по определению величин с наибольшей точностью настолько трудоемка, что должна продвигаться довольно медленно. Она ведется в широком масштабе в Гарвардской обсерватории, а также в Потсдамской обсерватории в Германии.

Теперь мы переходим к вопросу об изменениях во внешнем виде ярких звезд. Кажется вполне достоверным, что более одного процента этих тел в той или иной степени меняют свой блеск. Наблюдения за этими колебаниями, по крайней мере в случае более ярких звезд, могут проводиться без какого-либо инструмента, более дорогого, чем хороший театральный бинокль — фактически, в случае звезд, видимых невооруженным глазом, вообще без какого-либо инструмента.

Как правило, блеск этих звезд меняется в течение регулярного периода, который иногда составляет всего несколько часов, но обычно — несколько дней, часто — значительную часть года или даже восемнадцать месяцев. Наблюдения за этими звездами проводятся для определения длины периода и закона изменения яркости. Любой человек с хорошим зрением и навыками в проведении оценок может проводить наблюдения, если уделит достаточно сил самообучению; но они требуют такой степени осторожности и усердия, которой нельзя ожидать ни от кого, кроме энтузиаста этого предмета. Одним из самых успешных наблюдателей нашего времени является мистер У. А. Робертс, житель Южной Африки, которому англо-бурская война не помешала продолжать следить за южным небом, что привело к значительному расширению наших знаний о переменных звездах. Есть также довольно много астрономов в Европе и Америке, которые сделали это конкретное исследование своей специальностью.

За последние пятнадцать лет искусство измерения скорости, с которой звезда приближается к нам или удаляется от нас, было доведено до удивительной степени совершенства. Инструментом, с помощью которого это было впервые сделано, был спектроскоп; сейчас он заменен другим того же общего типа, называемым спектрографом. Последний отличается от первого только тем, что спектр звезды фотографируется, и наблюдатель делает свои измерения по негативу. Этот метод впервые был широко применен в Потсдамской обсерватории в Германии и в последнее время стал одной из специальностей Ликской обсерватории, где профессор Кэмпбелл довел его до нынешней степени совершенства. Йеркская обсерватория также начинает работу в этом же направлении, где профессор Фрост уже соперничает с Ликской обсерваторией в точности своих измерений.

Давайте теперь вернемся к нашей собственной маленькой колонии и посмотрим, что делается для продвижения наших знаний о Солнечной системе. Она состоит из планет, на одной из которых мы живем, лун, вращающихся вокруг них, комет и метеорных тел. Основные национальные обсерватории поддерживают более или менее упорядоченную систему наблюдений за положениями планет и их спутников, чтобы определить законы их движения. Как и в случае со звездами, необходимо продолжать эти наблюдения в течение длительных периодов времени, чтобы можно было обнаружить все, что только возможно узнать.

Наша собственная Луна — одна из загадок для астронома-математика. Наблюдения показывают, что она отклоняется от своего предсказанного места и что это отклонение продолжает расти. Правда, оно не очень велико, если измерять его по обычному стандарту. Время, когда лунная тень прошла через заданную точку недалеко от Норфолка во время полного затмения 29 мая 1900 года, отличалось всего на семь секунд от времени, указанного в «Астрономическом ежегоднике». Путь тени по Земле отклонился не более чем на одну-две мили. Но, несмотря на то что эти отклонения малы, они показывают, что что-то не так, и никто до сих пор не выяснил, что именно. Хуже того, отклонение быстро растет. Наблюдатели полного затмения в августе 1905 года были удивлены, обнаружив, что оно началось на двадцать секунд раньше предсказанного времени. Математические задачи, связанные с исправлением этой ошибки, настолько сложны, что лишь изредка в мире появляется математик, который достаточно способен и смел, чтобы взяться за них.

Сейчас кажется почти несомненным, что Юпитер — это миниатюрное солнце, только недостаточно горячее на поверхности, чтобы светить собственным светом. То, в чем он больше всего напоминает Солнце, заключается в том, что его экваториальные области вращаются быстрее, чем области вблизи полюсов. Это показывает, что то, что мы видим, не является твердым телом. Но никому из внимательных наблюдателей пока не удалось определить закон этого различия во вращении.

Двенадцать лет назад подозрение, которое давно высказывалось, что ось вращения Земли время от времени немного меняется, было подтверждено Чандлером. Результатом этого является небольшое изменение широты всех мест на поверхности Земли, которое можно определить с помощью точных наблюдений. Национальная геодезическая ассоциация учредила четыре обсерватории на одной и той же параллели — одну в Гейтерсберге, штат Мэриленд, другую на тихоокеанском побережье, третью в Японии и четвертую в Италии — для изучения этих вариаций путем непрерывных наблюдений из ночи в ночь. Эта работа сейчас ведется по хорошо продуманному плану.

Факт, который привлечет внимание наших читателей по эту сторону Атлантики, — это успех американских астрономов. Шестьдесят лет назад нельзя было сказать, что на американском континенте есть известная обсерватория. Развитие астрономии ограничивалось профессором здесь и там, у которого редко было что-то лучше маленького телескопа, с помощью которого он показывал небесные тела своим студентам. Но за последние тридцать лет все это изменилось. Общее количество опубликованных исследований у нас все еще меньше, чем на континенте Европы, но о числе людей, достигших у нас высочайшего успеха, можно судить по одному факту. Королевское астрономическое общество Англии ежегодно присуждает медаль английскому или иностранному астроному, признанному наиболее достойным ее. Число этих медалей, присужденных американцам за двадцать пять лет, примерно равно числу медалей, присужденных астрономам всех других наций, кроме английской. То, что это превосходство не уменьшается, подтверждается присуждением медалей американцам в течение трех лет подряд — 1904, 1905 и 1906 годах. Получателями были Хейл, Босс и Кэмпбелл. Из пятидесяти иностранных членов, избранных этим обществом за их выдающиеся заслуги в астрономических исследованиях, не менее восемнадцати — более одной трети — являются американцами.

VII

ЖИЗНЬ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Насколько мы можем судить по тому, что видим на нашем земном шаре, возникновение жизни является одной из величайших и самых непрерывных целей природы. Жизнь отсутствует только в регионах вечного мороза, где у нее никогда не было возможности начаться; в местах, где температура близка к точке кипения, которая, как установлено, губительна для нее; и под поверхностью Земли, где не могут произойти никакие изменения, необходимые для нее. В пределах, налагаемых этими запретительными условиями — то есть в диапазоне температур, при которых вода сохраняет свое жидкое состояние, и в регионах, куда могут проникать солнечные лучи, где может дуть ветер и существовать вода в жидкой форме, — жизнь является всеобщим правилом. То, насколько расточительной кажется природа в своем производстве, — слишком банальный факт, чтобы на нем останавливаться. Мы все читали о миллионах микробов, которые уничтожаются ради каждого, достигающего зрелости. Даже высшие формы жизни встречаются почти повсюду. Были обнаружены лишь небольшие острова, которые были необитаемы, а животные более высокого порядка распространены так же широко, как и человек.

Если было бы слишком смело утверждать, что все условия могут иметь соответствующие им формы жизни, то было бы столь же неверно в другую сторону утверждать, что жизнь может существовать только при тех точных условиях, которые питают ее на этой планете. В этой связи весьма примечательно, что, хотя в одном направлении мы видим, как жизнь подходит к концу, в другом направлении мы видим, как она процветает все больше и больше вплоть до предела. Эти два направления — жара и холод. Мы не можем предположить, что жизнь развилась бы в какой-либо значительной степени в регионе вечного мороза, таком как полярные области нашего земного шара. Но мы не находим никакого конца ей по мере того, как климат становится теплее. Напротив, всем известно, что тропики являются самыми плодородными регионами земного шара в плане ее производства. Пышность растительности и количество животных постоянно увеличиваются, чем тропичнее становится климат. Где может быть установлен предел, никто не может сказать. Но он, несомненно, был бы намного выше нынешней температуры экваториальных регионов.

Часто говорили, что это не относится к человеческой расе, что людям не хватает энергии в тропиках. Но человеческая энергия зависит от столь многих условий, наследственных и прочих, что мы не можем рассматривать низшее развитие человечества в тропиках как обусловленное исключительно температурой. Физически говоря, ни одни люди не достигают лучшего развития, чем многие племена, населяющие более теплые регионы земного шара. Неполноценность жителей этих регионов в интеллектуальной силе, скорее, является результатом наследственности расы, чем температуры.

Мы все знаем, что эта Земля, на которой мы живем, — лишь один из бесчисленных миллионов шаров, разбросанных по просторам бесконечного космоса. Насколько нам известно, большинство этих шаров совершенно не похожи на Землю, находясь при температуре настолько высокой, что, подобно нашему Солнцу, они светят собственным светом. В таких мирах мы можем считать вполне достоверным, что никакая организованная жизнь существовать не могла бы. Но доказательств того, что темные и непрозрачные миры, подобные нашему, существуют и вращаются вокруг своих солнц, как Земля, на которой мы живем, вращается вокруг своего центрального светила, становится все больше. Хотя число таких обнаруженных шаров еще невелико, обстоятельства, при которых они найдены, заставляют нас верить, что их фактическое число может быть таким же, как число видимых звезд, усеивающих небо. Если это так, то велика вероятность того, что миллионы из них по сути подобны нашему земному шару. Есть ли у нас основания полагать, что жизнь существует в этих других мирах?

Читатель не ожидает от меня положительного ответа на этот вопрос. Следует признать, что с научной точки зрения у нас нет ясности по этому вопросу, а следовательно, и нет положительных оснований для вывода. Мы можем рассуждать только по аналогии и на основе того, что знаем о происхождении и условиях жизни вокруг нас, и предполагать, что те же самые силы, которые действуют здесь, обнаружились бы при подобных условиях и в других частях Вселенной.

Если мы спросим, каково было мнение людей, то исторически мы знаем, что наша раса во все периоды своей истории населяла другие регионы существами, даже более высокими по уровню развития, чем мы сами. Боги и демоны более ранней эпохи обладали силами, большими, чем те, что дарованы человеку, — силами, которые они могли использовать для определения человеческой судьбы. Но до того времени, как Коперник показал, что планеты — это другие миры, местоположение этих воображаемых существ было довольно неопределенным. Поэтому было вполне естественно, что, когда выяснилось, что Луна и планеты — это темные шары размером, сопоставимым с размером самой Земли, они стали обиталищами существ, подобных нам самим.

Тенденция современных открытий была направлена против доведения этого взгляда до крайности, как будет показано в дальнейшем. Прежде чем рассматривать трудности на пути принятия его в самом широком смысле, давайте перейдем к некоторым предварительным соображениям о происхождении и распространенности жизни, насколько у нас есть для этого надежная основа.

Поколение назад происхождение жизни на нашей планете было одной из величайших загадок науки. Все факты, выявленные в ходе исследования прошлой истории нашей Земли, казалось, показывали, почти без возможности сомнения, что было время, когда она была огненной массой, не более способной служить обителью живого существа, чем внутренность сталеплавильной печи Бессемера. Поэтому в течение определенного периода должно было произойти зарождение жизни на ее поверхности. Но, насколько зашло исследование — действительно, насколько оно зашло к настоящему времени, — не было обнаружено, чтобы жизнь возникала сама по себе. Живой зародыш кажется необходимым для начала любой живой формы. Откуда же тогда взялся первый зародыш? Многие из наших читателей могут помнить предположение сэра Уильяма Томсона, ныне лорда Кельвина, сделанное двадцать или тридцать лет назад, что жизнь могла быть занесена на нашу планету падением метеора из космоса. Это, однако, не решает трудности — более того, это только сделало бы ее большей. Это все еще оставляет открытым вопрос, как жизнь началась на метеоре; и, допуская это, почему она не была уничтожена жаром, возникшим при прохождении метеора через воздух. Популярный взгляд, что жизнь началась благодаря особому акту творческой силы, казался почти навязанным человеку неспособностью науки обнаружить какое-либо другое ее начало. Нельзя сказать, что даже сегодня было фактически обнаружено что-то определенное, чтобы опровергнуть этот взгляд. Все, что мы можем сказать об этом, — это то, что он не согласуется с общими взглядами современной науки на начало вещей, и что те, кто отказывается принять его, должны придерживаться мнения, что при определенных преобладающих условиях жизнь начинается в результате очень постепенного процесса, подобного тому, посредством которого формы, напоминающие рост, по-видимому, возникают даже в условиях, столь неблагоприятных, как те, что существуют в бутылке с кислотой.

Но для нашей цели совсем не обязательно решать этот вопрос. Если жизнь существовала благодаря творческому акту, абсурдно предполагать, что этот акт ограничивался одним из бесчисленных миллионов миров, разбросанных по космосу. Если она началась на определенной стадии эволюции в результате естественного процесса, возникнет вопрос: какие условия благоприятны для начала этого процесса? Здесь мы вполне оправданы в своих рассуждениях, исходя из того, что, допуская этот процесс, происходило на нашем земном шаре в течение его прошлой истории. Один из самых элементарных принципов, принятых человеческим разумом, заключается в том, что подобные причины производят подобные следствия. Особые условия, при которых мы находим развитие жизни вокруг нас, можно всесторонне суммировать как наличие воды в жидкой форме и присутствие азота, возможно, свободного в первую очередь, но сопровождаемого веществами, с которыми он может образовывать соединения. Кислород, водород и азот являются, таким образом, фундаментальными требованиями. Добавление кальция или других форм материи, необходимых для существования твердого мира, само собой разумеется. Вопрос теперь в том, существуют ли эти необходимые условия в других частях Вселенной.

Спектроскоп показывает, что, насколько это касается химических элементов, другие миры состоят из тех же элементов, что и наш. Водород, в частности, существует повсюду, и у нас есть основания полагать, что то же самое верно для кислорода и азота. Кальций, основа извести, почти универсален. Что касается химических элементов, мы можем поэтому принять как должное, что условия, при которых начинается жизнь, очень широко распространены во Вселенной. Поэтому противоречит всем аналогиям природы предполагать, что жизнь началась только в одном мире.

Научный вывод, основанный на фактах, столь многочисленных, что они не допускают серьезных сомнений, заключается в том, что в течение истории нашего земного шара происходило постоянно улучшающееся развитие жизни. С прохождением веков за веками возникают новые формы, более высокие по уровню, чем те, что предшествовали им, пока, наконец, не появляется разум и не утверждает свое господство. В недавней известной работе Альфред Рассел Уоллес утверждал, что это развитие жизни требовало присутствия столь редкого сочетания условий, что нет оснований полагать, что оно преобладало где-либо, кроме нашей Земли. В настоящем обсуждении совершенно невозможно проследить его рассуждения в деталях; но мне они кажутся совершенно неубедительными. Не только жизнь, но и интеллект процветают на этом земном шаре при большом разнообразии условий в отношении температуры и окружения, и нельзя привести ни одной веской причины, почему при определенных условиях, которые часто встречаются во Вселенной, разумные существа не могли бы достичь высочайшего развития.

Теперь давайте посмотрим на предмет с точки зрения математической теории вероятностей. Фундаментальный принцип этой теории заключается в том, что, как бы маловероятен ни был результат при одной попытке, если предположить, что он вообще возможен, он обязательно произойдет после достаточного количества попыток — и снова и снова, если попытки повторяются достаточно часто. Например, если бы миллион зерен кукурузы, из которых только одно было красным, были помещены в кучу, и от человека с завязанными глазами потребовалось бы пошарить в куче, выбрать зерно, а затем положить его обратно, шансы были бы миллион к одному против того, что он вытащит красное зерно. Если бы вытягивание означало, что он должен умереть, разумный человек не стал бы беспокоиться о том, что ему приходится вытягивать зерно. Вероятность его смерти была бы не так велика, как фактическая вероятность того, что он действительно умрет в течение следующих двадцати четырех часов. И все же, если бы от всего человечества потребовалось пойти на этот риск, несомненно, около полутора тысяч, или один из миллиона, из всей человеческой семьи вытянули бы красное зерно и встретили бы свою смерть.

Теперь примените этот принцип к Вселенной. Давайте предположим, для фиксации идей, что существует сто миллионов миров, но шансы составляют тысячу к одному против того, что любой из них, взятый наугад, будет пригоден для высочайшего развития жизни или для эволюции разума. Шансы все равно были бы таковы, что сто тысяч из них были бы населены разумными существами, которых мы называем людьми. Но где нам искать эти миры? Этого никто не может сказать. Мы только делаем вывод из статистики звезд — и этот вывод достаточно хорошо обоснован, — что число миров, которые, насколько нам известно, могут быть обитаемы, исчисляется тысячами, а возможно, и миллионами.

В столь огромном количестве тел мы должны ожидать всякого разнообразия условий в отношении температуры и окружения. Если мы предположим, что особые условия, которые преобладают на нашей планете, необходимы для высших форм жизни, у нас все еще есть основания полагать, что эти же условия преобладают в тысячах других миров. Тот факт, что мы могли бы найти условия в миллионах других миров неблагоприятными для жизни, не опроверг бы существование последней в бесчисленных мирах, расположенных иначе.

Переходя теперь от общего вопроса к конкретному, мы все знаем, что единственные миры, условия которых могут быть предметом наблюдения, — это планеты, вращающиеся вокруг Солнца, и их спутники. Вопрос о том, обитаемы ли эти тела, — это вопрос, который, конечно, полностью выходит за рамки не только наших возможностей наблюдения в настоящее время, но и любого прибора исследования, который мы можем себе представить, что люди могут придумать. Если Марс обитаем, и если жители этой планеты обладают равными с нами способностями, проблема простого создания освещения, которое можно было бы увидеть в наш мощнейший телескоп, была бы выше всех обычных усилий целой нации. Непрерывная квадратная миля пламени была бы невидима в наших телескопах, но сто квадратных миль могли бы быть видны. Поэтому мы не можем ожидать увидеть какие-либо признаки работ жителей даже на Марсе. Все, что мы можем сделать, — это установить с большей или меньшей вероятностью, существуют ли условия, необходимые для жизни, на других планетах системы.

Поскольку Луна находится к нам ближе всех небесных тел, мы можем высказаться более определенно в ее случае, чем в любом другом. Мы знаем, что ни воздух, ни вода не существуют на Луне в количествах, достаточных для того, чтобы быть обнаруженными самыми чувствительными тестами, имеющимися в нашем распоряжении. Несомненно, что плотность атмосферы Луны, если она вообще существует, составляет менее тысячной доли плотности той, что окружает нас. Вакуум больше, чем любой обычный воздушный насос способен создать. Мы едва ли можем предположить, что столь малое количество воздуха могло бы принести хоть какую-то пользу в поддержании жизни; животное, которое могло бы обойтись таким малым количеством, могло бы обойтись и вовсе без него.

Но доказательство отсутствия жизни еще сильнее, когда мы рассматриваем результаты фактических телескопических наблюдений. Объект, такой как обычный городской квартал, можно было бы обнаружить на Луне. Если бы на ее поверхности присутствовало что-то вроде растительности, мы бы увидели изменения, которым она подвергалась бы в течение месяца, в течение одной части которого она была бы подвержена лучам безоблачного солнца, а в течение другой — сильному холоду космоса. Если бы люди строили города или даже отдельные здания размером с более крупные на нашей Земле, мы могли бы увидеть некоторые признаки их.

В последнее время мы не только наблюдаем Луну в телескоп, но и получаем еще более определенную информацию с помощью фотографии. Вся видимая поверхность неоднократно фотографировалась в наилучших условиях. Но никаких изменений не было установлено вне всякого сомнения, также фотография не показывает ни малейшего различия в структуре или оттенке, которое можно было бы приписать городам или другим делам рук человеческих. По всем признакам, вся поверхность нашего спутника так же полностью лишена жизни, как лава, только что выброшенная из Везувия. Затем мы переходим к планетам. Меркурий, ближайший к Солнцу, находится в положении, очень неблагоприятном для наблюдения с Земли, потому что, когда он ближе всего к нам, он находится между нами и Солнцем, так что его темное полушарие обращено к нам. Ничего удовлетворительного пока не было выяснено относительно его состояния. Мы не можем с уверенностью сказать, есть ли у него атмосфера или нет. Что кажется очень вероятным, так это то, что температура на его поверхности выше, чем могли бы выдержать любые наши земные животные. Но это ничего не доказывает.

Мы знаем, что у Венеры есть атмосфера. Это было очень убедительно показано во время прохождений Венеры в 1874 и 1882 годах. Но эта атмосфера настолько наполнена облаками или паром, что не похоже, чтобы мы когда-либо видели через нее твердое тело планеты. Некоторые наблюдатели думали, что могут видеть пятна на Венере изо дня в день, в то время как другие оспаривали этот взгляд. В целом, если там живут разумные обитатели, маловероятно, что они когда-либо видят солнце или звезды. Вместо солнца они видят только сияние в туманном небе, которое исчезает и появляется вновь через регулярные промежутки времени.

Когда мы переходим к Марсу, у нас есть более определенные знания, и там, по-видимому, больше возможностей для жизни, чем в случае любой другой планеты, кроме Земли. Основная причина для отрицания того, что жизнь, подобная нашей, могла бы существовать там, заключается в том, что атмосфера Марса настолько разрежена, что, в свете самых последних исследований, мы не можем быть полностью уверены, что она вообще существует. Очень тщательные сравнения спектров Марса и Луны, сделанные Кэмпбеллом в Ликской обсерватории, не смогли показать ни малейшего различия между ними. Если бы у Марса была атмосфера такой же плотности, как наша, результат можно было бы увидеть в потемнении линий спектра, вызванном двойным прохождением света через нее. В спектре Марса не было линий, которые не были бы видны с равной отчетливостью в спектре Луны. Но это не доказывает полного отсутствия атмосферы. Это лишь показывает предел ее плотности. Она может составлять одну пятую или одну четвертую плотности земной, но, вероятно, не более.

То, что там должно быть что-то в природе пара, по крайней мере, по-видимому, доказывается формированием и исчезновением белых полярных шапок этой планеты. Каждый читатель астрономии в настоящее время знает, что во время марсианской зимы вокруг полюса планеты, который отвернут от Солнца, образуются белые шапки, которые растут все больше и больше, пока Солнце не начинает светить на них, после чего они постепенно уменьшаются и, возможно, почти исчезают. Кажется, поэтому, довольно хорошо доказанным, что под влиянием холода вокруг полярных областей Марса образуется какое-то белое вещество, которое испаряется под влиянием солнечных лучей. Предполагалось, что это вещество — снег, произведенный так же, как снег производится на Земле, путем испарения воды.

Но на пути этого объяснения есть трудности. Солнце посылает на Марс менее половины того тепла, что на Землю, и не похоже, чтобы полярные области могли когда-либо получить достаточно тепла, чтобы растопить сколько-нибудь значительное количество снега. Также не похоже, чтобы какие-либо облака, из которых мог бы выпасть снег, когда-либо заслоняли поверхность Марса.

Но очень небольшое изменение в объяснении сделает его приемлемым. Вполне возможно, что белые отложения могут быть вызваны чем-то вроде инея, сконденсировавшегося из слегка влажного воздуха, без фактического образования снега. Это произвело бы эффект, который мы видим. Даже это объяснение подразумевает, что у Марса есть воздух и вода, сколь бы разреженным ни был первый. Вполне возможно, что воздух, столь же тонкий, как марсианский, поддерживал бы жизнь в какой-то форме. Жизнь, не полностью отличная от земной, может поэтому существовать на этой планете, вопреки всему, что мы знаем. Больше этого мы сказать не можем.

В случае внешних планет ответ на наш вопрос должен быть отрицательным. Сейчас кажется вероятным, что Юпитер — это тело, очень похожее на наше Солнце, только темная часть слишком холодная, чтобы излучать много света, если он вообще есть. Сомнительно, чтобы у Юпитера было что-то в природе твердой поверхности. Его внутренность, по всей вероятности, представляет собой массу расплавленного вещества, намного превышающую по температуре красный кал, которая окружена сравнительно холодным, но, по нашим меркам, чрезвычайно горячим паром. Поясообразные облака, окружающие планету, обусловлены этим паром в сочетании с быстрым вращением. Если под атмосферой, которую мы можем видеть, есть какая-то твердая поверхность, то она сметается ветрами такими, что ничто из того, что у нас есть на Земле, не могло бы им противостоять. Но, как мы уже сказали, вероятности очень сильно против того, чтобы там было что-то подобное такой поверхности. На некоторой большой глубине в огненном паре есть твердое ядро; это все, что мы можем сказать.

Планета Сатурн, по-видимому, очень похожа на Юпитер по своему составу. Она получает так мало тепла от Солнца, что, если только это не масса огненного пара, подобная Юпитеру, поверхность должна быть далеко ниже точки замерзания.

Мы не можем говорить с такой уверенностью об Уране и Нептуне; однако вероятность кажется таковой, что они находятся в почти таком же состоянии, как Сатурн. Известно, что у них очень плотные атмосферы, которые становятся известны нам только благодаря тому, что они поглощают часть солнечного света. Но ничего не известно о составе этих атмосфер.

Подводя итог нашему аргументу: тот факт, что, насколько мы пока смогли узнать, только очень малая доля видимых миров, разбросанных по космосу, пригодна быть обителью жизни, не исключает вероятности того, что среди сотен миллионов таких миров огромное число является таковыми. В таком случае все аналогии природы заставляют нас верить, что, каков бы ни был процесс, который привел к жизни на этой Земле — будь то особый акт творческой силы или постепенный курс развития, — посредством того же самого процесса жизнь начинается в каждой части Вселенной, пригодной для ее поддержания. Курс развития включает постепенное улучшение живых форм, которые нерегулярными шагами поднимаются все выше и выше по лестнице бытия. У нас есть все основания полагать, что это так везде, где существует жизнь. Поэтому совершенно разумно предполагать, что существа, не только одушевленные, но и наделенные разумом, населяют бесчисленные миры в космосе. Было бы, действительно, очень вдохновляюще, если бы мы могли узнать путем фактического наблюдения, какие формы общества существуют по всему космосу, и увидеть членов таких обществ, наслаждающихся отдыхом у своих теплых очагов. Но это, насколько мы сейчас можем видеть, полностью выходит за пределы возможного достижения нашей расы, пока она ограничена одним миром.

VIII

КАК ВЗВЕШИВАЮТ ПЛАНЕТЫ

Вы спрашиваете меня, как взвешивают планеты? Я отвечаю: по тому же принципу, по которому мясник взвешивает окорок на пружинных весах. Когда он поднимает окорок, он чувствует тягу окорока к Земле. Когда он вешает его на крюк, эта тяга передается с его руки на пружину весов. Чем сильнее тяга, тем дальше пружина оттягивается вниз. То, что он читает на шкале, — это сила тяги. Вы знаете, что эта тяга — просто притяжение Земли к окороку. Но по универсальному закону силы окорок притягивает Землю точно так же сильно, как Земля — окорок. Так что то, что мясник действительно делает, — это находит, как сильно окорок притягивает Землю, и он называет эту тягу весом окорока. По тому же принципу астроном находит вес тела, определяя, насколько сильна его притягательная тяга к какому-либо другому телу. Если бы мясник со своими пружинными весами и окороком мог летать на все планеты, одну за другой, взвешивать окорок на каждой и возвращаться, чтобы сообщить результаты астроному, последний мог бы немедленно вычислить вес каждой планеты известного диаметра по сравнению с весом Земли. Применяя этот принцип к небесным телам, мы сразу сталкиваемся с трудностью, которая кажется непреодолимой. Вы не можете подняться к небесным телам, чтобы произвести свое взвешивание; как же тогда вы измерите их тягу? Я должен начать ответ на этот вопрос с объяснения тонкого момента в точной науке. Астрономы различают вес тела и его массу. Вес объектов не одинаков во всем мире; вещь, которая весит тридцать фунтов в Нью-Йорке, весила бы на унцию больше тридцати фунтов на пружинных весах в Гренландии и почти на унцию меньше на экваторе. Это потому, что Земля — не идеальный шар, а немного сплюснута. Таким образом, вес меняется в зависимости от места. Если бы окорок весом тридцать фунтов был взят на Луну и взвешен там, тяга составила бы всего пять фунтов, потому что Луна намного меньше и легче Земли. Был бы другой вес окорока для планеты Марс и еще один на Солнце, где он весил бы около восьмисот фунтов. Поэтому астроном не говорит о весе планеты, потому что это зависело бы от места, где ее взвешивали; но он говорит о массе планеты, что означает, сколько планеты есть, независимо от того, где вы могли бы ее взвесить.

В то же время мы могли бы, без какой-либо неточности, согласиться, что масса небесного тела должна быть зафиксирована весом, который оно имело бы в Нью-Йорке. Поскольку мы не могли бы даже представить планету в Нью-Йорке, потому что она может быть больше самой Земли, то, что мы должны представить, — это следующее: предположим, планету можно было бы разделить на миллион миллионов миллионов равных частей, и одну из этих частей привезти в Нью-Йорк и взвесить. Мы могли бы легко найти ее вес в фунтах или тоннах. Затем умножим этот вес на миллион миллионов миллионов, и мы получим вес планеты. Это было бы тем, что астрономы могли бы принять за массу планеты.

С этими объяснениями давайте посмотрим, как находится вес Земли. Принцип, который мы применяем, заключается в том, что круглые тела одинакового удельного веса притягивают малые объекты на своей поверхности с силой, пропорциональной диаметру притягивающего тела. Например, тело диаметром в два фута притягивает в два раза сильнее, чем тело в фут, тело в три фута — в три раза сильнее и так далее. Теперь, наша Земля имеет около 40 000 000 футов в диаметре; это 10 000 000 раз по четыре фута. Отсюда следует, что если бы мы сделали маленькую модель Земли диаметром четыре фута, имеющую средний удельный вес Земли, она притягивала бы частицу с одной десятимиллионной долей притяжения Земли. Притяжение такой модели было фактически измерено. Поскольку мы не знаем средний удельный вес Земли — это, по сути, то, что мы хотим выяснить, — мы берем шар из свинца диаметром четыре фута, допустим. С помощью весов самой изысканной конструкции установлено, что такой шар действительно оказывает минутное притяжение на малые тела вокруг него, и что это притяжение немного больше, чем десятимиллионная часть притяжения Земли. Это показывает, что удельный вес свинца немного больше, чем средний удельный вес всей Земли. Проведя все минутные расчеты, установлено, что Земля, чтобы притягивать с той силой, с которой она это делает, должна быть примерно в пять с половиной раз тяжелее своего объема воды, или, возможно, немного больше. Разные экспериментаторы находят разные результаты; лучшие — между 5,5 и 5,6, так что 5,5, возможно, так близко к числу, как мы сейчас можем получить. Это намного больше, чем средний удельный вес материалов, составляющих ту часть Земли, до которой мы можем добраться, копая шахты. Разница возникает из-за того, что на глубине многих миль материя, составляющая Землю, сжата в меньшее пространство огромным весом частей, лежащих над ней. Таким образом, на глубине 1000 миль давление на каждый кубический дюйм составляет более 2000 тонн, вес, который сильно уплотнил бы самый твердый металл.

Теперь мы переходим к планетам. Я сказал, что масса или вес небесного тела определяется его притяжением к какому-либо другому телу. Есть два способа, которыми можно измерить притяжение планеты. Один — это ее притяжение к планетам, соседним с ней. Если бы эти тела совсем не притягивали друг друга, а двигались только под влиянием Солнца, они двигались бы по орбитам, имеющим форму эллипсов. Установлено, что они движутся очень близко к таким орбитам, только фактический путь отклоняется от эллипса, то в одну сторону, то в другую, и он медленно меняет свое положение из года в год. Эти отклонения обусловлены тягой других планет, и, измеряя отклонения, мы можем определить величину тяги, а следовательно, и массу планеты.

Читатель легко поймет, что математические процессы, необходимые для получения результата таким образом, должны быть очень тонкими и сложными. Гораздо более простой метод можно использовать в случае тех планет, у которых есть спутники, вращающиеся вокруг них, потому что притяжение планеты можно определить по движениям спутника. Первый закон движения учит нас, что тело в движении, если на него не действует никакая сила, будет двигаться по прямой линии. Следовательно, если мы видим тело, движущееся по кривой, мы знаем, что на него действует сила в направлении, в котором искривляется движение. Знакомый пример — камень, брошенный из руки. Если бы камень не притягивался Землей, он летел бы вечно по линии броска и покинул бы Землю полностью. Но под притяжением Земли он тянется вниз и вниз, по мере того как движется вперед, пока, наконец, не достигает земли. Чем быстрее брошен камень, конечно, тем дальше он улетит и тем больше будет размах кривой его пути. Если бы это было пушечное ядро, первая часть кривой была бы почти прямой линией. Если бы мы могли выстрелить пушечным ядром горизонтально с вершины высокой горы со скоростью пять миль в секунду, и если бы оно не испытывало сопротивления воздуха, кривизна пути была бы равна кривизне поверхности нашей Земли, и поэтому ядро никогда не достигло бы Земли, а вращалось бы вокруг нее, как маленький спутник по своей собственной орбите. Если бы это можно было сделать, астроном смог бы, зная скорость ядра, вычислить притяжение Земли так же, как мы определяем его, фактически наблюдая движение падающих тел вокруг нас.

Таким образом, когда у планеты, такой как Марс или Юпитер, есть спутники, вращающиеся вокруг нее, астрономы на Земле могут наблюдать притяжение планеты к своим спутникам и таким образом определять ее массу. Правило для этого очень простое. Куб расстояния между планетой и спутником делится на квадрат времени обращения спутника. Частное — это число, которое пропорционально массе планеты. Правило применяется к движению Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца. Если мы разделим куб расстояния Земли от Солнца, скажем 93 000 000 миль, на квадрат 365 1/4, дней в году, мы получим определенное частное. Давайте назовем это число солнечно-частным. Затем, если мы разделим куб расстояния Луны от Земли на квадрат времени ее обращения, мы получим другое частное, которое мы можем назвать земно-частным. Солнечно-частное получится примерно в 330 000 раз больше земно-частного. Следовательно, делается вывод, что масса Солнца в 330 000 раз больше массы Земли; что потребовалось бы такое количество земель, чтобы составить тело, столь же тяжелое, как Солнце.

Я привожу этот расчет, чтобы проиллюстрировать принцип; не следует полагать, что астроном действует именно так и имеет только этот простой расчет. В случае Луны и Земли движение и расстояние первой меняются вследствие притяжения Солнца, так что их фактическое расстояние друг от друга является меняющейся величиной. Так что то, что астроном фактически делает, — это находит притяжение Земли, наблюдая длину маятника, который отбивает секунды на различных широтах. Затем, с помощью очень тонких математических процессов, он может с большой точностью найти, каким было бы время обращения малого спутника на любом заданном расстоянии от Земли, и таким образом может получить земно-частное.

Но, как я уже отметил, мы должны, в случае планет, найти искомое частное с помощью спутников; и случается, к счастью, что движения этих тел гораздо меньше меняются под притяжением Солнца, чем движение Луны. Таким образом, когда мы делаем вычисление для внешнего спутника Марса, мы находим, что частное составляет 1/3093500 от солнечно-частного. Следовательно, мы заключаем, что масса Марса составляет 1/3093500 массы Солнца. По соответствующему частному масса Юпитера найдена равной примерно 1/1047 массы Солнца, Сатурна — 1/3500, Урана — 1/22700, Нептуна — 1/19500.

Мы изложили только великий принцип, по которому астроном действовал для искомой цели. Закон тяготения лежит в основе всей его работы. Эффекты этого закона требуют математических процессов, на доведение которых до нынешнего состояния ушло двести лет и которые все еще далеки от совершенства. Измерение расстояния спутника — это не работа, которую можно сделать за вечер; она требует терпеливого труда, растянутого на месяцы и годы, и даже тогда она не так точна, как хотелось бы астроному. Он делает все, что может, и должен быть удовлетворен этим.

IX

МОРСКОЙ КОМПАС

Среди тех положений природы, которые кажутся нам специально предназначенными для использования человеком, ничто не является более поразительным, чем кажущийся магнетизм Земли. Какой была бы наша цивилизация, если бы морской компас никогда не был известен? То, что Колумб никогда не смог бы пересечь Атлантику, несомненно; в каком поколении после его времени наш континент был бы открыт — сомнительно. Задумывался ли читатель, с какой проблемой столкнулся бы капитан лучшего океанского лайнера нашего дня, если бы ему пришлось пересечь океан без этого маленького инструмента? С помощью лоцмана он выводит свой корабль за пределы Сэнди-Хук без особых трудностей. Даже позже, пока Солнце видно и воздух ясен, у него будет некоторый аппарат для плавания по направлению Солнца. Но через несколько часов облака покрывают небо. С этого момента у него нет ни малейшего представления о востоке, западе, севере или юге, за исключением того, насколько он может вывести это из направления, в котором он замечает дуновение ветра. Несколько часов он может руководствоваться ветром, при условии, что он уверен, что не идет к берегу на Лонг-Айленде. Так, со временем, он прощупывает свой путь в открытое море. Днем у него есть некоторое представление о направлении с помощью Солнца; ночью, когда небо ясное, он может держать курс по Большой Медведице, или «Киносуре», компасу своих древних предшественников в Средиземноморье. Но когда облачно, если он упорствует в движении вперед, он может бежать к Азорским островам или к Гренландии, или он может прокладывать свой путь обратно в Нью-Йорк, не зная об этом. Так, поддерживая пар только тогда, когда видно Солнце или звезда, он, наконец, обнаруживает, что приближается к побережью Ирландии. Тогда ему приходится пробираться почти как слепому со своим посохом, ощупывая свой путь вдоль края пропасти. Он может определить широту в полдень, если небо ясное, и свою долготу утром или вечером в тех же условиях. Таким образом, он получит общее представление о своем местонахождении. Но если он решится двигаться вперед в тумане, он может оказаться на скалах в любой момент. Он достигает своей гавани только после многих периодов терпеливого ожидания благоприятного неба.

Тот факт, что Земля действует как магнит, что стрелка указывает на север, был в целом известен мореплавателям почти тысячу лет и, как говорят, был известен китайцам еще в более ранний период. И все же сегодня, если любого профессора физических наук попросят объяснить магнитное свойство Земли, он признает свою неспособность сделать это к собственному удовлетворению. К счастью, это не мешает нам выяснить, по какому закону действуют эти силы и как они позволяют нам плавать по океану. Поэтому я надеюсь, что читатель заинтересуется кратким изложением весьма любопытных и интересных законов, на которых основана наука о магнетизме и которые применяются при использовании компаса.

Сила, известная как магнитная, от которой зависит работа компаса, отличается от всех других природных сил, с которыми мы знакомы. Весьма примечательно, что железо — единственное вещество, которое может намагничиваться в сколько-нибудь значительной степени. Никель и еще один-два металла обладают тем же свойством, но в очень слабой степени. Также примечательно, что как бы сильно ни был намагничен стальной брусок, малейший эффект магнетизма не проявляется при его воздействии на немагнитные вещества. Он не становится тяжелее, чем был прежде. Его магнетизм не оказывает ни малейшего влияния на человеческое тело. Никто не узнал бы, что он магнитный, пока в его непосредственной близости не оказалось бы что-то, содержащее железо; тогда возникает притяжение. Важнейший принцип магнитной науки заключается в том, что существуют два противоположных вида магнетизма, которые в определенном смысле являются противоположными в своих проявлениях. Разница видна в поведении самого магнита. Один конкретный конец указывает на север, а другой — на юг. Что отличает эти два конца? Ответ заключается в том, что один конец обладает тем, что мы называем северным магнетизмом, а другой — южным. Каждый магнитный брусок имеет два полюса: один около одного конца, другой — около другого. Северный полюс притягивается к северному полюсу Земли, южный полюс — к южному полюсу, и именно так определяется направление магнита. Теперь, когда мы подносим два магнита друг к другу, мы обнаруживаем еще одно любопытное явление. Если сблизить два одноименных полюса, они не притягиваются, а отталкиваются. Но два противоположных полюса притягиваются друг к другу. Притяжение и отталкивание при одних и тех же условиях в точности равны. Притяжение не превосходит отталкивание. Если мы запечатаем один магнит в бумагу или коробку, а затем подвесим другой над коробкой, северный полюс внешнего магнита будет стремиться к южному полюсу магнита в коробке, и наоборот.

Наше следующее открытие состоит в том, что всякий раз, когда магнит притягивает кусок железа, он превращает это железо в магнит, по крайней мере на время. В случае с обычным мягким или незакаленным железом магнетизм исчезает мгновенно, как только магнит убирают. Но если заставить магнит притянуть кусок закаленной стали, последняя сохранит полученный в ней магнетизм и сама станет постоянным магнитом.

Этот факт, должно быть, был известен с тех пор, как компас вошел в употребление. Для изготовления этого инструмента было необходимо намагнитить небольшой брусок или иглу, проведя по нему естественным магнитом.

В наше время намагничивание осуществляется с помощью электрического тока. Последний обладает любопытными магнитными свойствами; магнитная игла, поднесенная к нему, устанавливается под прямым углом к проводу, по которому течет ток. На этом принципе основан гальванометр для измерения силы тока. Более того, если кусок проволоки намотать вокруг стального бруска и пропустить через катушку мощный электрический ток, брусок станет магнитом.

Другое любопытное свойство магнетизма заключается в том, что мы не можем развить северный магнетизм в бруске, не развив одновременно южный магнетизм. Если бы это было иначе, возникли бы важные последствия. Отдельный северный полюс магнита, если бы его прикрепили к плавающему объекту и бросили в океан, отправился бы в путешествие к северу в полном одиночестве. Может возникнуть мысль о возможном способе достижения этого результата. Давайте возьмем обычный полосовой магнит с полюсом на каждом конце и сломаем его посередине; разве тогда северный конец не был бы готов отправиться в свое путешествие на север, а южный — на юг? Но, увы! Когда этот эксперимент проводится, обнаруживается, что на одной стороне излома мгновенно развивается южный полюс, а на другой — северный, так что два куска просто образуют два магнита, каждый со своим северным и южным полюсом. Невозможно создать магнит только с одним полюсом.

Ранее предполагалось, что центральные части Земли состоят из огромного магнита, направленного с севера на юг. Хотя эта точка зрения, по причинам, которые не нужно излагать подробно, признана несостоятельной, она дает нам хорошее общее представление о природе земного магнетизма. Один из результатов, вытекающих из уже упомянутого закона полюсов, заключается в том, что магнетизм, который, по-видимому, принадлежит северному полюсу Земли, является тем, что мы называем южным на магните, и наоборот.

Тщательный эксперимент показывает нам, что область вокруг каждого магнита заполнена магнитной силой, наиболее сильной вблизи полюсов магнита, но убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния от полюса. Эта сила в каждой точке действует вдоль определенной линии, называемой силовой линией. Эти линии очень наглядно демонстрируются с помощью известного эксперимента: на магнит кладется лист бумаги, а затем на поверхность бумаги рассыпаются железные опилки. Можно заметить, что опилки располагаются вдоль ряда кривых линий, расходящихся во всех направлениях от каждого полюса, но всегда переходящих от одного полюса к другому. Существует универсальный закон: всякий раз, когда магнит попадает в область, где действует эта сила, он притягивается в такое положение, чтобы иметь то же направление, что и силовые линии. Его северный полюс примет направление кривой, ведущей к южному полюсу другого магнита, а его южный полюс — противоположное.

Факт земного магнетизма можно выразить, сказав, что пространство внутри и вокруг всей Земли заполнено линиями магнитной силы, о которых мы ничего не знаем, пока не подвесим магнит, сбалансированный настолько идеально, что он может указывать в любом направлении. Тогда он поворачивается и указывает в направлении силовых линий, которые таким образом могут быть нанесены на карту для всех точек Земли.

Мы обычно говорим, что полюс стрелки указывает на север. Поэты рассказывают нам, как стрелка верна полюсу. Однако каждому читателю теперь знаком общий факт вариации компаса. На нашем восточном побережье и на всем пути через Атлантику северное направление компаса отклоняется настолько далеко на запад, что корабль, идущий в Европу и не делающий поправку на это отклонение, обнаружил бы, что держит курс скорее на Нордкап, чем на пункт своего назначения. «Склонение», как его называют на научном языке, варьируется от одного региона Земли к другому. В одних местах оно направлено на запад, в других — на восток.

Направление стрелки в различных регионах мира показано с помощью магнитных карт. Такие карты публикуются Береговой службой Соединенных Штатов, эксперты которой проводят тщательное изучение магнитной силы по всей стране. Установлено, что существует линия, проходящая почти с севера на юг через Средние штаты, вдоль которой нет вариации компаса. К востоку от нее вариация северного полюса магнита западная; к западу от нее — восточная. Наиболее быстрые изменения в направлении стрелки происходят в северо-восточных и северо-западных регионах. Когда мы путешествуем к северо-восточной границе штата Мэн, западное склонение возрастает до 20 градусов. К северо-западу восточное склонение постоянно увеличивается, пока в северной части штата Вашингтон оно не достигает 23 градусов.

Когда мы пересекаем Атлантику и попадаем в Европу, мы обнаруживаем, что западное склонение уменьшается, пока мы не достигаем определенной линии, проходящей через центральную Россию и западную Азию. Это снова линия нулевого склонения. Пересекая ее, склонение снова становится восточным. Это направление сохраняется на большей части континента Азия, но варьируется несколько нерегулярным образом от одной части континента к другой.

Как правило, линии магнитной силы Земли не являются горизонтальными, и поэтому один или другой конец идеально подвешенного магнита будет опускаться ниже горизонтального положения. Это называется «наклонением стрелки». Оно наблюдается с помощью латунного круга, окружность которого размечена в градусах. Магнит прикреплен к этому кругу так, чтобы образовывать диаметр, и подвешен на горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести, так что магнит может свободно указывать направление, обозначенное земными линиями магнитной силы. Вооружившись этим аппаратом, научные путешественники и мореплаватели посещали различные точки Земли, чтобы определить наклонение. Таким образом установлено, что вокруг Земли вблизи экватора проходит пояс, иногда отклоняющийся от него на несколько градусов, в котором наклонение отсутствует; то есть линии магнитной силы горизонтальны. Взяв любую точку на этом поясе и двигаясь на север, можно обнаружить, что северный полюс магнита постепенно стремится вниз, причем наклонение постоянно увеличивается по мере нашего продвижения дальше на север. В южной части Соединенных Штатов наклонение составляет около 60 градусов, и направление стрелки почти перпендикулярно земной оси. В северной части страны, включая регион Великих озер, наклонение увеличивается до 75 градусов. Заметив, что наклонение в 90 градусов означало бы, что северный конец магнита указывает прямо вниз, следует, что было бы более правильным сказать, что на всей территории Соединенных Штатов магнитная стрелка указывает вверх и вниз, чем то, что она указывает на север и юг.

Продвигаясь еще дальше на север, мы обнаруживаем, что наклонение продолжает увеличиваться, пока в определенной точке арктических регионов северный полюс стрелки не укажет вниз. В этом регионе компас бесполезен для путешественника или мореплавателя. Эта точка называется магнитным полюсом. Ее положение несколько раз определялось научными наблюдателями. Лучшие определения, сделанные за последние восемьдесят лет, довольно хорошо согласуются в том, что она находится около 70 градусов северной широты и 97 градусов западной долготы от Гринвича. Эта точка расположена на западном берегу полуострова Бутия, который на южном конце ограничен проливом Мак-Клинток. Она находится примерно в пятистах милях к северу от северо-западной части Гудзонова залива. Существует соответствующий магнитный полюс в Антарктическом океане, или, скорее, на Земле Виктории, почти к югу от Австралии. Его положение не было определено так точно, как на севере, но предполагается, что он находится примерно на 74 градусах южной широты и 147 градусах восточной долготы от Гринвича.

Магнитные полюса раньше рассматривались как точки, к которым притягивались соответствующие концы стрелки. И, по правде говоря, магнитная сила сильнее вблизи полюсов, чем в других местах. При определении таким образом по силе воздействия обнаруживается, что в северной Сибири существует второй северный полюс. Однако его местоположение определено не так хорошо, как в случае с американским полюсом, и еще не доказано удовлетворительным образом, что в Сибири есть какая-либо точка, где направление силы направлено точно вниз.

[Иллюстрация с подписью: НАКЛОНЕНИЕ МАГНИТНОЙ СТРЕЛКИ В РАЗЛИЧНЫХ ШИРОТАХ. Стрелки показывают направление северного конца магнитной стрелки, который наклоняется вниз в северных широтах, в то время как южный конец наклоняется в южных широтах.]

Склонение и наклонение, взятые вместе, показывают точное направление магнитной силы в любом месте. Но чтобы завершить описание силы, необходимо указать еще один элемент — ее величину. Интенсивность магнитной силы определяется путем подвешивания магнита в горизонтальном положении, а затем предоставления ему возможности колебаться взад и вперед вокруг точки подвеса. Чем сильнее сила, тем меньше времени потребуется на колебания. Таким образом, перенося магнит в различные части света, можно определить магнитную силу в каждой точке, где можно получить надлежащую опору для магнита. Интенсивность, найденная таким образом, называется горизонтальной силой. Это не совсем полная сила, потому что последняя зависит от наклонения; чем больше наклонение, тем меньше будет горизонтальная сила, соответствующая определенной полной силе. Но очень простое вычисление позволяет определить одно, когда известно значение другого. Таким образом установлено, что, как правило, магнитная сила наименьшая в экваториальных регионах Земли и увеличивается по мере приближения к любому из магнитных полюсов.

Когда проводятся наиболее точные наблюдения за направлением стрелки, обнаруживается, что она никогда не остается в покое. Начиная с изменений самой короткой продолжительности, у нас есть изменение, которое происходит каждый день и поэтому называется суточным. В наших северных широтах установлено, что в течение шести часов с девяти часов вечера до трех часов утра направление магнита остается почти неизменным. Но между тремя и четырьмя часами утра он начинает отклоняться к востоку, уходя все дальше и дальше на восток примерно до 8 часов утра. Затем, довольно внезапно, он начинает качаться к западу с гораздо более быстрым движением, которое заканчивается между часом и двумя часами дня. Затем, более медленно, он возвращается в восточном направлении примерно до девяти часов вечера, когда снова становится почти неподвижным. К счастью, величина этого изменения настолько мала, что мореплавателю не нужно беспокоиться о нем. Весь диапазон движения редко достигает четверти градуса.

Любопытный факт заключается в том, что величина изменения в июне в два раза больше, чем в декабре. Это указывает на то, что оно вызвано солнечным излучением. Но как или почему эта причина должна производить такой эффект, никто еще не обнаружил.

Другая любопытная особенность заключается в том, что в южном полушарии направление движения меняется на противоположное, хотя его общий характер остается прежним. Направление отклоняется к западу утром, затем быстро движется к востоку примерно до двух часов, после чего медленно возвращается к своему первоначальному направлению.

Наклонение стрелки проходит через аналогичный цикл суточных изменений. В северных широтах установлено, что примерно в шесть часов утра наклонение начинает увеличиваться и продолжает делать это до полудня, после чего оно уменьшается до семи или восьми часов вечера, когда становится почти постоянным на оставшуюся часть ночи. В южном полушарии направление движения меняется на противоположное.

Когда направление стрелки сравнивается с направлением Луны, обнаруживается, что происходит аналогичное изменение. Но вместо того, чтобы следовать за Луной по ее пути, оно проходит через два периода в день, подобно приливам. Когда Луна находится на меридиане, выше или ниже нас, эффект направлен в одну сторону, в то время как при ее восходе или заходе он направлен в противоположную сторону. Другими словами, происходит полное колебание взад и вперед дважды за лунные сутки. Можно было бы предположить, что такой эффект был бы связан с тем, что Луна, подобно Земле, является магнитом. Но если бы это было так, то за время прохождения Луны от меридиана до возвращения к меридиану происходило бы только одно колебание взад и вперед. Эффект был бы противоположным при восходе и заходе Луны, чего, как мы видели, не происходит. Чтобы сделать объяснение еще более трудным, обнаружено, что, как и в случае с Солнцем, изменение противоположно в северном и южном полушариях и очень мало на экваторе, где, в силу любого действия, которое мы можем себе представить, оно должно быть наибольшим. Также обнаружено, что направление меняется с возрастом Луны и со временем года. Но эти движения слишком малы, чтобы излагать их в настоящей статье.

Существует еще один класс изменений, гораздо более широких, чем эти. Наблюдения, записанные со времен Колумба, показывают, что в течение столетий вариация компаса в любой точке меняется очень сильно. Хорошо известно, что в 1490 году стрелка указывала к востоку от севера в Средиземном море, а также в тех частях Атлантики, по которым тогда плавали. Поэтому Колумб был очень удивлен, когда в своем первом путешествии, посреди океана, обнаружил, что отклонение изменилось на противоположное и теперь направлено на запад. Отсюда следует, что линия нулевого склонения тогда проходила через Атлантический океан. Но с тех пор эта линия перемещалась на восток. Около 1662 года она пересекла меридиан Парижа. За двести сорок лет, прошедших с тех пор, она прошла через Центральную Европу и теперь, как мы уже сказали, проходит через европейскую часть России.

Существование естественных магнитов, состоящих из железной руды, и их свойство притягивать железо и делать его магнитным были известны с глубокой древности. Но вопрос о том, кто первым открыл тот факт, что намагниченная игла указывает на север и юг, и применил это открытие в навигации, вызвал много дискуссий. То, что это свойство было известно китайцам примерно в начале нашей эры, кажется довольно хорошо установленным, поскольку утверждения на этот счет относятся к такому типу, который вряд ли мог быть выдуман. Исторические свидетельства использования магнитной иглы в навигации датируются XII веком. Самый ранний компас состоял просто из щепки дерева или кусочка соломинки, к которым прикреплялась намагниченная игла и которые плавали в воде. Говорят, что любопытное препятствие мешало первым применениям этого инструмента. Джек — суеверный малый, и мы можем быть уверены, что в прежние времена он был не менее суеверен, чем сегодня. С его точки зрения, было что-то жуткое в таком очень простом приспособлении, как плавающая соломинка, настойчиво показывающая ему направление, в котором он должен плыть. Ему было очень не по себе выходить в море под руководством невидимой силы. Но с ним, как и с остальными из нас, привычка порождает пренебрежение, и не потребовалось и поколения, чтобы показать, что тем, кто использовал магический указатель, пришло много пользы и никакого вреда.

Современный компас, изготовленный в наиболее одобренной форме для военно-морских и других крупных судов, является жидкостным. Это не означает, что картушка, несущая иглу, плавает на жидкости, а лишь то, что часть силы снимается с оси, на которой она вращается, чтобы сделать трение как можно меньшим и предотвратить колебания взад и вперед, которые постоянно происходили бы, если бы картушка была совершенно свободна вращаться. На картушке компаса отмечены не только тридцать две привычные точки компаса, но она также разделена на градусы. При наиболее точной навигации, вероятно, очень мало используется точек, так как корабль направляется в соответствии с градусами.

Одна игла не используется для обеспечения направления картушки, последняя прикреплена к системе из четырех или даже более магнитов, все из которых указывают в одном направлении. Компас не должен содержать железа в своей конструкции или опоре, потому что притяжение этого вещества к игле было бы фатальным для его работы.

По этой причине использование железа в качестве материала для судостроения создало трудность, которая, как опасались, окажется очень серьезной. Тысячи тонн железа на корабле должны оказывать сильное притяжение на магнитную стрелку. Другое осложнение вносится тем фактом, что железо корабля всегда становится более или менее магнитным, и когда корабль построен из стали, как современные, этот магнетизм будет более или менее постоянным.

Мы уже говорили, что магнит обладает свойством превращать сталь или железо в своем окружении в другой магнит, полюса которого указывают в противоположном направлении. Следствием этого является то, что магнетизм самой Земли сделает железо или сталь более или менее магнитными. По мере постройки корабль таким образом становится большим хранилищем магнетизма, направление силы которого будет зависеть от положения, в котором он находился во время постройки. Если он построен на берегу реки, текущей с востока на запад, северный конец корабля станет северным полюсом магнита, а южный конец — южным полюсом. Соответственно, когда он спущен на воду и выходит в море, компас указывает не точно в соответствии с магнетизмом Земли, но частично и в соответствии с магнетизмом самого корабля.

Методы устранения этой трудности занимали изобретательность самых способных физиков с самого начала строительства железных судов. Один из методов заключается в том, чтобы поместить вблизи компаса, но не слишком близко к нему, стальной брусок, намагниченный в направлении, противоположном направлению корабля, так чтобы действие последнего было нейтрализовано. Но идеальная нейтрализация не может быть достигнута таким образом. Ее тем труднее осуществить, что магнетизм корабля подвержен изменениям.

Поэтому принятый практический метод называется «поворотом корабля» — операция, которую пассажиры океанских лайнеров могли часто замечать при приближении к земле. Корабль разворачивают так, чтобы его нос указывал в различных направлениях. При каждом направлении положение корабля отмечается путем визирования на Солнце, а также отмечается направление самого компаса. Таким образом, ошибка в показаниях компаса при повороте корабля находится для каждого направления, в котором он может плыть. Затем можно составить таблицу, показывающую, какими должны быть показания компаса, чтобы корабль мог плыть в любом заданном направлении.

Это, однако, не полностью устраняет опасность. Составленные таким образом таблицы хороши, когда корабль идет ровно. Если по какой-либо причине он накренится на один бок, действие будет другим. Таким образом, существует «ошибка крена», которую необходимо учитывать. Предполагается, что именно из-за того, что этот источник ошибки не был достаточно определен или оценен, произошла прискорбная гибель корабля Соединенных Штатов «Гурон» у побережья Гаттераса около двадцати лет назад.

X

ВОЛШЕБНАЯ СТРАНА ГЕОМЕТРИИ

Если бы читателя спросили, в какой области науки воображение ограничено самыми строгими пределами, он, я полагаю, ответил бы, что это математика. Тот, кто занимается этой наукой, имеет дело только с задачами, требующими самых точных формулировок и самых строгих рассуждений. Во всех других областях мысли воображению может быть предоставлено больше или меньше простора, но здесь оно сковано железными правилами, выраженными в самой жесткой логической форме, от которых нельзя допускать никаких отклонений. Философы говорят нам, что абсолютная достоверность недостижима во всех обычных человеческих делах, и единственная область, в которой она достигается, — это область геометрического доказательства.

И все же у самой геометрии есть своя волшебная страна — страна, в которой воображение, придерживаясь форм строжайшего доказательства, бродит дальше, чем когда-либо в мечтах Гримма или Андерсена. Одна вещь, которая придает этой области строго математический характер, заключается в том, что она была открыта и исследована в поисках чего-то, что могло бы удовлетворить реальную потребность математической науки, и была вызвана этой потребностью, а не каким-либо желанием дать волю фантазии. Геометры всегда стремились основать свою науку на максимально логичном фундаменте и поэтому тщательно и критически исследовали ее основы. Новая геометрия, которая возникла таким образом, имеет две тесно связанные, но различные формы. Одна из них называется НЕЕВКЛИДОВОЙ, потому что аксиома параллельных линий Евклида, которую мы сейчас объясним, игнорируется. В другой форме предполагается, что пространство имеет одно или несколько измерений в дополнение к трем, которыми ограничено пространство, в котором мы фактически обитаем. Поскольку мы выходим за пределы, установленные Евклидом, добавляя четвертое измерение к пространству, эта последняя ветвь, как и другая, часто обозначается как неевклидова. Но более распространенный термин — гипергеометрия, который, хотя и относится более особенно к пространству более чем трех измерений, иногда применяется к любой геометрической системе, которая выходит за рамки наших обычных представлений.

Во всех геометрических рассуждениях некоторые положения обязательно принимаются как должное. Они называются аксиомами и обычно считаются самоочевидными. Однако их жизненно важный принцип заключается не столько в том, чтобы быть самоочевидными, сколько в том, что они, по самой своей природе, не поддаются доказательству. Наше здание должно иметь какую-то опору, на которую оно опирается, и мы принимаем эти аксиомы как его фундамент. Один из примеров такой геометрической аксиомы заключается в том, что между двумя фиксированными точками можно провести только одну прямую линию; другими словами, две прямые линии никогда не могут пересекаться более чем в одной точке. Аксиома, с которой мы сейчас имеем дело, обычно известна как 11-я аксиома Евклида и может быть изложена следующим образом: у нас есть данная прямая линия A B и точка P, через которую проходит другая линия C D, способная вращаться вокруг P. Евклид предполагает, что эта линия C D будет иметь одно положение, в котором она будет параллельна A B, то есть такое положение, что если две линии продолжить без конца, они никогда не встретятся. Его аксиома заключается в том, что через P можно провести только одну такую линию. То есть, если мы сделаем малейшее возможное изменение в направлении линии C D, она пересечет другую линию либо в одном, либо в другом направлении.

Новая геометрия выросла из чувства, что это положение должно быть доказано, а не принято как аксиома; на самом деле, что оно может быть каким-то образом выведено из других аксиом. Было предпринято много попыток его доказательства, но при критическом рассмотрении всегда обнаруживалось, что само положение или его эквивалент хитро пробрались в качестве части основы рассуждения, так что то самое, что нужно было доказать, на самом деле принималось как должное.

[Иллюстрация с подписью: РИС. 1]

Это подсказало другой путь исследования. Если эта аксиома параллельных линий не вытекает из других аксиом, то из последних мы можем построить систему геометрии, в которой аксиома параллельных линий не будет верна. Это было сделано Лобачевским и Бойяи, одним русским, другим венгерским геометром, около 1830 года.

Чтобы показать, как результат, который выглядит абсурдным и на самом деле немыслим для нас, может рассматриваться как возможный в геометрии, мы должны прибегнуть к аналогии. Предположим, мир, состоящий из безграничной плоской плоскости, населен разумными существами, которые могут свободно передвигаться по плоскости, но не способны повернуть голову вверх или вниз, или даже видеть или думать о таких терминах, как «над ними» и «под ними», и вещи вокруг них можно толкать или тянуть в любом направлении, но нельзя поднять. Люди и вещи могут проходить мимо друг друга, но не могут перешагнуть через что-либо. Эти обитатели «плоскости» могли бы построить планиметрию, которая была бы точно такой же, как наша, будучи основанной на аксиомах Евклида. Две параллельные прямые линии никогда не встретились бы, даже если бы их продолжали бесконечно.

Но предположим, что поверхность, на которой живут эти существа, вместо того чтобы быть бесконечно протяженной плоскостью, на самом деле является поверхностью огромного шара, подобного Земле, на которой мы живем. Не нужно знать геометрию, достаточно лишь осмотреть любой шарообразный объект — например, яблоко, — чтобы увидеть, что если мы проведем линию как можно прямее на сфере и параллельно ей проведем небольшой отрезок второй линии, и продолжим это как можно прямее, то две линии встретятся, когда мы пройдем в любом направлении четверть пути вокруг сферы. Для наших людей из «плоскости» эти линии были бы совершенно прямыми, потому что единственная кривизна была бы в направлении вниз, которую они никогда не смогли бы ни заметить, ни обнаружить. Линии также соответствовали бы определению прямых линий, потому что любая часть любой из них, содержащаяся между двумя ее точками, была бы кратчайшим расстоянием между этими точками. И все же, если бы эти люди расширили свои измерения достаточно далеко, они обнаружили бы, что любые две параллельные линии встречаются в двух точках в противоположных направлениях. Для всех малых пространств аксиомы их геометрии, по-видимому, оставались бы в силе, но когда они дошли бы до пространств, столь же огромных, как полудиаметр Земли, они обнаружили бы кажущийся абсурдным результат, что две параллельные линии в течение тысяч миль сошлись бы вместе. Другим, еще более удивительным результатом было бы то, что, двигаясь достаточно далеко вперед по прямой линии, они обнаружили бы, что, хотя они все время двигались вперед в том, что казалось им одним и тем же направлением, в конце 25 000 миль они снова оказались бы в своей отправной точке.

Одна из форм современной неевклидовой геометрии предполагает, что аналогичная теорема верна для пространства, в котором содержится наша Вселенная. Хотя две прямые линии, если их продолжать бесконечно, не кажутся сходящимися даже на огромных расстояниях, которые отделяют нас от неподвижных звезд, возможно, что может существовать точка, в которой они в конечном итоге встретятся, не отклонившись ни на йоту от своего первоначального направления, как мы понимаем этот случай. Из этого следовало бы, что если бы мы могли стартовать с Земли и лететь через пространство по совершенно прямой линии со скоростью, возможно, в миллионы раз превышающей скорость света, мы могли бы в конце концов обнаружить, что приближаемся к Земле с направления, противоположного тому, в котором мы начали. Наш круг прямой линии был бы завершен.

Другой результат теории заключается в том, что, если она верна, пространство, хотя и остается безграничным, не является бесконечным, точно так же, как поверхность сферы, хотя и не имеет края или границы, имеет лишь ограниченную протяженность поверхности. Пространство тогда имело бы только определенный объем — объем, который, хотя, возможно, и больше, чем объем всех атомов в материальной Вселенной, все же мог бы быть выражен в кубических милях. Если мы представим, что наша Земля становится все больше и больше во всех направлениях без ограничений и со скоростью, подобной той, которую мы описали, так что завтра она была бы достаточно большой, чтобы достичь ближайших неподвижных звезд, послезавтра — еще более далеких звезд и так далее, а мы, живя на ней, высматривали бы результат, мы бы со временем увидели другую сторону Земли над нами, как бы опускающуюся на нас. Пространство между ними становилось бы все меньше, наконец заполняясь. Земля тогда расширилась бы настолько, чтобы заполнить все существующее пространство.

Это, хотя и является для нас наиболее интересной формой неевклидовой геометрии, не единственная. Идея, которую разработал Лобачевский, заключалась в том, что через точку можно провести более одной параллели к данной линии; то есть, если через точку P, которую мы уже предположили, провести другую линию, образующую сколь угодно малый угол с CD, эта линия также никогда не встретит линию AB. Она могла бы сначала приблизиться к последней, но в конечном итоге разошлась бы. Две линии AB и CD, начинаясь параллельно, в конечном итоге, возможно, на расстояниях, превышающих расстояние до неподвижных звезд, постепенно разошлись бы друг от друга. Эту систему не так легко показать с помощью аналогии, как другую, но представление о ней можно получить, предположив, что поверхность «плоскости», вместо того чтобы быть сферической, имеет форму седла. По-видимому, прямые параллельные линии, проведенные на ней, тогда расходились бы, как предполагал Бойяи. Мы не можем, однако, представить такую поверхность бесконечно протяженной, не теряя ее свойств. Аналогия не так четко выражена, как в другом случае.

Чтобы объяснить гипергеометрию в собственном смысле слова, мы должны сначала изложить, что означает четвертое измерение пространства, и показать, насколько естественен путь, по которому к нему можно подойти. Мы продолжаем нашу аналогию с «плоскостью». В этой предполагаемой земле давайте сделаем крест — две прямые линии, пересекающиеся под прямым углом. Жители этой земли прекрасно понимают крест и представляют его себе точно так же, как мы. Но давайте попросим их провести третью линию, пересекающуюся в той же точке и перпендикулярную обеим другим линиям. Они сразу же объявили бы это абсурдным и невозможным. Это столь же абсурдно и невозможно для нас, если мы требуем, чтобы третья линия была нарисована на бумаге. Но мы ответили бы: «Если вы позволите нам покинуть бумагу или плоскую поверхность, то мы сможем решить задачу, просто проведя третью линию через бумагу перпендикулярно ее поверхности».

[Иллюстрация с подписью: РИС. 2]

Теперь, чтобы продолжить аналогию, предположим, что после того, как мы провели три взаимно перпендикулярные линии, кто-то из другой сферы предлагает нам провести четвертую линию через ту же точку, перпендикулярную всем трем уже имеющимся линиям. Мы ответили бы ему так же, как жители «плоскости» ответили нам: «Задача невозможна. Вы не можете провести такую линию в пространстве, как мы его понимаем». Если бы наш посетитель имел представление о четвертом измерении, он ответил бы нам так, как мы ответили людям из «плоскости»: «Задача абсурдна и невозможна, если вы ограничиваете свою линию пространством, как вы его понимаете. Но для меня существует четвертое измерение в пространстве. Проведите свою линию через это измерение, и задача будет решена. Это совершенно просто для меня; это невозможно для вас только потому, что ваши концепции не допускают более трех измерений».

Предполагая, что жители «плоскости» являются интеллектуальными существами, как и мы, им было бы интересно узнать, что могут делать обитатели пространства в трех измерениях. Давайте продолжим аналогию, показав, что могут делать обитатели четырех измерений. Поместите жителя «плоскости» внутрь круга, нарисованного на его плоскости, и попросите его выйти за его пределы, не нарушая его целостности. Он обойдет его кругом и, обнаружив, что каждый дюйм его закрыт, скажет, что это невозможно по самой природе условий. «Но», — ответили бы мы, — «это из-за ваших ограниченных концепций. Мы можем перешагнуть через него».

«Перешагнуть через него!» — воскликнул бы он. «Я не знаю, что это значит. Я могу обойти что угодно, если есть открытый путь, но я не могу представить, что вы имеете в виду под перешагиванием через него».

Но мы бы просто перешагнули через линию и появились на другой стороне. Так, если мы заключим существо, способное двигаться в четвертом измерении, в стены темницы, стороны, пол и потолок которой были бы непроницаемыми, оно вышло бы за ее пределы, не касаясь никакой части здания, так же легко, как мы могли бы перешагнуть через круг, нарисованный на плоскости, не касаясь его. Оно просто исчезло бы из нашего поля зрения, как дух, и, возможно, появилось бы в следующий момент снаружи тюрьмы. Чтобы сделать это, ему нужно было бы только совершить небольшую экскурсию в четвертое измерение.

[Иллюстрация с подписью: РИС. 3]

Другое любопытное применение этого принципа является более чисто геометрическим. У нас здесь два треугольника, стороны и углы одного из которых равны соответствующим сторонам и углам другого. Евклид принимает как должное, что один треугольник можно наложить на другой так, чтобы они совпали. Но это невозможно сделать, если мы не поднимем один и не перевернем его. В геометрии «плоскости» такая вещь, как поднятие, немыслима; два треугольника никогда не могли бы быть совмещены.

[Иллюстрация с подписью: РИС 4]

Теперь давайте предположим, что две пирамиды связаны аналогичным образом. Все грани и углы одной соответствуют граням и углам другой. Тем не менее, как бы мы их ни поднимали, мы никогда не смогли бы их совместить. Если мы соединим основания, они будут лежать на противоположных сторонах, одна под другой. Но обитатель четырех измерений пространства совместит их без всякого труда. Просто перевернув одну, он превратит ее в другую без каких-либо изменений в относительном положении ее частей. То, что он мог сделать с пирамидами, он мог бы сделать и с одним из нас, если бы мы позволили ему взять нас и сделать с нами сальто в четвертом измерении. Мы бы тогда вернулись в наше естественное пространство, но изменились бы так, как если бы нас видели в зеркале. Все на нас изменилось бы справа налево, даже швы на нашей одежде и каждый волос на нашей голове. Все это было бы сделано без того, чтобы во время движения произошло какое-либо изменение в положении частей тела.

Очень любопытно, что в этих трансцендентных спекуляциях самые строгие математические методы соответствуют самым мистическим идеям сведенборгианских и других форм религии. Прямо вокруг нас, но в направлении, которое мы не можем представить, не больше, чем жители «плоскости» могут представить «вверх» и «вниз», может существовать не просто другая вселенная, а любое количество вселенных. Все, что физическая наука может сказать против этого предположения, заключается в том, что даже если четвертое измерение существует, существует какой-то закон всей материи, с которой мы знакомы, который препятствует любому ее проникновению в это измерение, так что в нашем естественном состоянии оно должно навсегда остаться для нас неизвестным.

Другой возможностью в пространстве четырех измерений было бы выворачивание полого шара, например, резинового мяча, наизнанку простым сгибанием, не разрывая его. Чтобы показать движение в нашем пространстве, которому это аналогично, давайте возьмем тонкий круглый лист индийской резины и вырежем всю центральную часть, оставив только узкое кольцо по краю. Предположим, что внешний край этого кольца закреплен на столе, в то время как мы берем внутренний край и натягиваем его вверх и наружу поверх внешнего края, пока не расплющим все кольцо на столе, вверх ногами, причем внутренний край теперь стал внешним. Это движение было бы так же немыслимо в «плоскости», как выворачивание мяча наизнанку для нас.

XI

ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Требования научных исследований к общественности никогда не выдвигались более настоятельно, чем в недавней лекции профессора Рэя Ланкестера в Оксфордском университете. Человек здесь красноречиво изображен как бунтарь Природы, который в условиях, когда его великий повелитель приказывает «Ты должен умереть», отвечает «Я буду жить». В стремлении к этой решимости цивилизованный человек зашел так далеко в своем вмешательстве в регулярный ход Природы, что он должен либо продолжать и обрести более твердый контроль над условиями, либо погибнуть жалкой смертью от возмездия, которое неизбежно будет наложено на нерешительного вмешателя в великие дела. Этот бунтарь каждым шагом вперед делает себя подверженным все большим и большим наказаниям, и поэтому не может позволить себе остановиться или потерпеть неудачу ни в одном шаге. Одно из самых мощных средств Природы в противодействии его решимости жить обнаруживается в болезнетворных паразитах. «Там, где сейчас один человек первоклассного интеллекта занят получением знаний об этом агенте, должна быть тысяча. Целью цивилизованных наций должно быть обеспечение защиты своих граждан в этом отношении, точно так же, как это обеспечение защиты от человеческой агрессии».

В функции лектора не входило разработать план ведения великой войны, которую он предлагает вести. Цель настоящей статьи — внести некоторые предложения в этом направлении, с особым вниманием к условиям в нашей собственной стране; и лучшего текста для дискуссии на эту тему, чем приведенная выше цитата, найти нельзя. Говоря о том, что исследователей болезней должно быть тысяча там, где сейчас один, я полагаю, что профессор Ланкестер первым признал бы, что это утверждение является идеалом, к которому нужно стремиться, а не целью, которая может быть практически достигнута. Каждый вдумчивый мыслитель согласится с тем, что собрать группу людей, молодых или старых, снабдить их лабораториями и микроскопами и сказать им исследовать болезни было бы очень похоже на отправку армии без обученных лидеров для вторжения в страну врага.

Существует по крайней мере одно условие успеха в этой области, которое в нашей собственной стране выполняется лучше, чем в любой другой; и это щедрость поддержки со стороны великодушных граждан, желающих использовать свое богатство для содействия общественному благу. Сочетая этот инструмент с общим общественным духом нашего народа, необходимо признать, что, несмотря на все недостатки, от которых до сих пор страдают научные исследования у нас, все еще нет страны, на которую мы могли бы смотреть с большей надеждой, чем на нашу собственную, как на поле, в котором должен преследоваться идеал, изложенный профессором Ланкестером. Поэтому некоторые мысли о вопросе, как научные исследования могут быть наиболее эффективно продвинуты в нашей собственной стране посредством организованных усилий, могут представлять интерес. Нашим первым шагом будет выяснить, какие общие уроки можно извлечь из опыта прошлого.

Первый и самый важный из этих уроков заключается в том, что исследования никогда не достигали своего наивысшего развития, за исключением центров, где группы людей, занимающихся ими, были собраны вместе и стимулированы к действию взаимным сочувствием и поддержкой. Мы должны вспомнить, что, хотя основы современной науки были заложены такими людьми, как Коперник, Галилей, Леонардо да Винчи и Торричелли, до середины XVII века, непрерывная деятельность и прогресс датируются основанием Академии наук в Париже и Королевского общества в Лондоне в то время. Исторический факт, что объединение людей и их поддержка со стороны интеллигентного и заинтересованного сообщества является первым требованием, которое необходимо иметь в виду, легко объясним. Эффективное исследование включает в себя столь сложную сеть проблем и соображений, что никто, занимающийся им, не может не извлечь выгоду из предложений родственных душ, даже если они менее знакомы с предметом, чем он сам. Интеллигентная дискуссия предлагает новые идеи и постоянно поднимает ум на более высокий уровень мышления. Мы не должны рассматривать типичного научного работника, даже самого высокого класса, как того, кто, выбрав свою специальную область и добившись успеха в ее культивировании, должен быть лишь обеспечен средствами, которые, как предполагается, ему нужны, чтобы продолжать свою работу наиболее эффективным способом. То, с чем мы имеем дело, — это не фиксированная и постоянная группа ученых, каждый из которых знает все об области работы, в которой он занят, а меняющийся и растущий класс, постоянно пополняемый новичками в нижней части шкалы и постоянно истощаемый старыми, уходящими в верхней части. Ни один взгляд на предмет не является полным, если он не охватывает всю деятельность исследователя, от новичка до лидера. Сам лидер, если он не занят преследованием какой-то узкой специальности, редко может быть настолько полно знаком со своей областью, чтобы не нуждаться в информации от других. Без этого он постоянно рискует повторять то, что уже было сделано лучше, чем он сам может сделать, следовать линиям, которые, как известно, не ведут к результату, и принимать методы, которые, как показал опыт других, не являются лучшими. Даже книги и опубликованные исследования, к которым он должен иметь доступ, могут быть настолько объемными, что он не может найти времени, чтобы полностью изучить их самостоятельно; или они могут быть недоступны. Все это прояснит, что, за редким исключением, лучших результатов исследований не следует ожидать, кроме как в центрах, где большие группы людей приведены в тесный личный контакт.

В дополнение к силе и возможностям, приобретаемым в результате частых дискуссий со своими коллегами, признание и поддержка интеллигентного сообщества, которому исследователь может время от времени сообщать свои мысли и результаты своей работы, добавляют наиболее эффективный стимул. Чем больше число людей со схожими взглядами, которые могут быть собраны вместе, и чем больше сообщество, которое интересуется тем, что они делают, тем быстрее будет прогресс и тем эффективнее будет проводиться работа. Именно поэтому Лондон с его щедро поддерживаемыми учреждениями, а также Париж и Берлин с их группами исследователей, поддерживаемыми либо правительством, либо различными фондами, были на протяжении более трех столетий великими центрами, где мы находим научную деятельность наиболее активной и эффективной. Глядя на этот несомненный факт, который утверждал себя в течение столь долгого периода и который утверждает себя сегодня сильнее, чем когда-либо, автор полагает, что не может быть вопроса относительно одного положения. Если мы стремимся к единственной цели — содействовать прогрессу знаний наиболее эффективным способом и сделать нашу собственную страну ведущей в исследованиях, наши усилия должны быть направлены на то, чтобы собрать как можно больше научных работников в одном центре, где они могут в наибольшей степени извлечь выгоду из взаимной помощи, поддержки и сочувствия.

Таким образом, решительно излагая то, что должно казаться неоспоримым выводом, автор не отрицает, что существуют недостатки такой политики, как и у любой политики, которая может быть разработана для достижения хорошего результата. Природа не предлагает обществу никакого блага, которое она не сопровождала бы большей или меньшей мерой зла. Единственный вопрос заключается в том, перевешивает ли добро зло. В настоящем случае кажущееся зло, реальное оно или нет, — это централизация. Политика, направленная в этом направлении, считается противоречащей лучшим интересам науки в кругах, заслуживающих такого уважения, что мы должны исследовать обоснованность этого возражения.

Было бы праздным обсуждать такой крайний вопрос, как то, должны ли мы забрать всех лучших научных исследователей нашей страны из их различных центров обучения и привлечь их в одну точку. Мы знаем, что это не может быть сделано, даже если бы было признано, что успех принесет великие результаты. Максимум, что можно сделать, — это выбрать какой-то существующий центр обучения, населения, богатства и влияния и сделать все возможное, чтобы способствовать росту науки в этом центре, привлекая туда как можно больше научных исследователей, особенно молодого класса, и делая возможным для них преследование своих исследований наиболее эффективным способом. Эта политика не привела бы к малейшему вреду для какого-либо учреждения или сообщества, расположенного в другом месте. Это не было бы даже похоже на создание университета, который превзошел бы все остальные в нашей стране; потому что функции нового учреждения, если таковое будет основано, в его отношениях со страной были бы радикально иными, чем функции университета. Его основной целью было бы не образование молодежи, а приумножение знаний. Что касается интересов любого сообщества или мира в целом, то совершенно безразлично, где могут быть получены знания, потому что, будучи однажды полученными и обнародованными, они свободны для всего мира. Недостатки, от которых страдают другие центры, были бы не больше, чем те, от которых страдают наши западные города, потому что все великие департаменты правительства расположены в одной отдаленной точке. Сильные аргументы, несомненно, могли бы быть приведены в пользу размещения некоторых из этих департаментов на Дальнем Западе, в долине Миссисипи или в различных городах атлантического побережья; но каждый знает, что любые местные преимущества, полученные таким образом, не имели бы никакого значения по сравнению с потерей той административной эффективности, которая необходима для всей страны.

Таким образом, реальной опасности централизации не существует. Фактическая опасность скорее заключается в обратном: в том, что настроения против концентрации исследований окажутся слишком сильными. Существует мнение, что лучше оставить каждого исследователя там, где он в данный момент находится, — мнение, которое иногда выражается в афоризме о том, что гения нельзя пересадить. Тот факт, что подобное утверждение находит поддержку, служит ярким примером готовности людей принимать благозвучные фразы, не задаваясь вопросом, подтверждают ли факты провозглашаемую ими доктрину. На самом деле многие, возможно, большинство великих научных исследователей как нашего, так и прошлых времен, выполнили свою лучшую работу именно благодаря тому, что были «пересажены». Как только просвещенные монархи Европы осознали важность превращения своих столиц в великие центры науки, они начали приглашать выдающихся людей из других стран к себе. Лагранж был итальянцем, переехавшим в Париж в качестве члена Академии наук после того, как проявил свои способности на родине. Его великий современник Эйлер был швейцарцем, сначала переехавшим в Санкт-Петербург, затем приглашенным Фридрихом Великим стать членом Берлинской академии, а после снова привлеченным в Санкт-Петербург. Гюйгенс был перевезен из своей родной страны в Париж. Агассис был «экзотическим растением», привезенным к нам из Швейцарии, чья деятельность в течение того поколения, что он провел среди нас, была столь же значительной и эффективной, как и в любой другой период его жизни. На континенте, за пределами Франции, самых выдающихся профессоров университетов приглашали и продолжают приглашать из отдаленных мест. Случаев, подобных этим, так много, что было бы больше оснований утверждать, что только «пересадка» гения стимулирует его к лучшей работе.

Показав, что наилучших результатов можно ожидать лишь при установлении контакта между как можно большим числом научных исследователей, мы переходим к следующему вопросу: каковы должны быть их взаимоотношения? Можно спросить, к чему нам стремиться — к индивидуализму или коллективизму? Должен ли наш идеал представлять собой организованную систему директоров, профессоров, сотрудников, ассистентов, стипендиатов или же это будет собрание индивидуальных работников, каждый из которых выполняет свою задачу так, как считает нужным, не будучи стесненным авторитетом?

Ответ на этот вопрос заключается в том, что в данном частном случае между этими двумя идеями нет антагонизма. Наиболее эффективная организация будет направлена как на поощрение индивидуальных усилий, так и на субординацию и сотрудничество. Было бы серьезной ошибкой формулировать какое-либо общее правило, которым должны регулироваться все случаи. Опыт прошлого должен служить нам ориентиром, насколько это применимо к настоящим и будущим условиям; но, пользуясь им, мы должны помнить, что условия постоянно меняются, и мы должны адаптировать нашу политику к проблемам будущего. Делая это, мы обнаружим, что различные области исследований требуют весьма различных подходов в отношении сотрудничества и субординации. Будет полезно указать на эти особые различия, поскольку благодаря этому мы получим более ясное представление о проблемах, с которыми сейчас сталкивается научный исследователь, и лучше оценим их разнообразие, а также необходимость различных методов работы с ними.

На одном полюсе у нас находится область нормативной науки, работа в которой по необходимости является делом исключительно индивидуального разума. Это охватывает чистую математику и методы науки в их самом широком диапазоне. Общие интересы науки требуют, чтобы эти методы были разработаны и сформулированы для руководства исследователями в целом, и эта работа по необходимости является делом индивидуального ума.

На другом полюсе находится огромный и растущий массив наук наблюдения. На протяжении всего девятнадцатого века, не говоря уже о предыдущих столетиях, организации и даже отдельные лица занимались регистрацией бесчисленных фаз течения природы, надеясь накопить материал, который потомки смогут использовать для своей пользы. У нас накапливаются астрономические, метеорологические, магнитные и социальные наблюдения во все возрастающем объеме, масса которых настолько неуправляема при наших нынешних организациях, что вполне может возникнуть вопрос, не придется ли почти всю ее предать забвению. К такому выводу не следует приходить до тех пор, пока мы не предпримем энергичных усилий, чтобы выяснить, какой чистый металл ценности можно извлечь из этой массы руды. Для этого требуется сотрудничество умов различных порядков, весьма схожих в своих отношениях с теми, что необходимы на шахте или крупном промышленном предприятии. Работники, чьи обязанности в значительной мере являются рутинными, должны направляться мастерством класса более высокого качества и меньшего по численности, чем они сами, а те, в свою очередь, — техническими знаниями лидеров в исследованиях. Между этими крайностями у нас существует большое разнообразие систем сотрудничества.

Существует еще одна особенность современных исследований, понимание которой необходимо для полноты нашего взгляда. Беглый обзор области науки создает впечатление, что она охватывает лишь постоянно увеличивающееся число разрозненных специальностей, в которых каждый исследователь знает мало или ничего не знает о том, что делают другие. Если измерять объемом, то опубликованная масса научных исследований увеличивается в более чем геометрической прогрессии. Не только публикации почти каждого научного общества растут в числе и объеме, но и постоянно организуются новые энергичные общества, добавляющие к общей сумме. Величественные кварто, выпускаемые издательствами ведущих академий Европы, в большинстве случаев исчисляются сотнями. «Философские труды» Королевского общества уже насчитывают около двухсот томов, и время, когда «Мемуары» Французской академии наук достигнут отметки в тысячу, не относится к очень далекому будущему. Помимо таких больших томов, эти и другие общества публикуют меньшие по объему в постоянно растущем количестве. В дополнение к публикациям ученых обществ существуют журналы, посвященные каждой научной специальности, которые, кажется, размножаются путем деления почти так же, как некоторые низшие формы животной жизни. Каждая новая публикация такого рода предлагается потребностями группы специалистов, которым требуется новая среда для своих исследований и сообщений. Уже настало время, когда мы не можем предполагать, что какой-либо специалист знаком со всем, что делается даже в его собственной области. Следить за этим может оказаться выше его собственных сил; большего он редко может попытаться достичь.

Что делать науке будущего, когда эта огромная масса перерастет пространство, которое можно найти для нее в библиотеках, и что мы можем сказать о ценности всего этого? Следует ли классифицировать все эти научные исследования как действительно ценные вклады в знание, или у нас есть только куча, в которой время от времени нужно искать золотые самородки? Один обнадеживающий ответ на такой вопрос заключается в том, что, если рассматривать интересы мира в целом, научные исследования окупились благами для человечества тысячекратно, и что все, что известно сегодня, — лишь ничтожная часть того, что природа может нам показать. Помимо этого, внимания заслуживает еще одна особенность науки нашего времени. Хотя мы не можем надеяться, что умножение специальностей прекратится, мы обнаруживаем, что на процесс дифференциации и подразделения теперь накладывается форма эволюции, стремящаяся к общему единству всех наук, некоторые примеры которого могут быть указаны.

Биологическая наука, которая поколение назад считалась находящейся на антиподах точной науки, становится все более точной и культивируется методами, которые разрабатываются и преподаются математиками. Психофизика — изучение операций разума с помощью физических приборов того же общего характера, что используются химиками и физиками, — теперь является признанной отраслью исследований. Естественная наука, которая, если возможны какие-либо сравнения, может перевесить все остальные по важности для человечества, — это развивающаяся наука «евгеника», улучшение человеческого рода путем контроля за воспроизводством его потомства. Нельзя привести лучшего примера недостатков, от которых страдает наша страна как центр науки, чем тот факт, что начало такой науки было возможно только в центре большой группы образованных людей, которую наша страна еще не смогла собрать вместе. Могут пройти поколения, прежде чем семена, посеянные г-ном Фрэнсисом Гальтоном, из которых выросло Евгеническое общество, принесут полные плоды в принятии тех индивидуальных усилий и социальных правил, которые необходимы для воспроизводства здорового и крепкого потомства в человеческой семье. Но когда это произойдет, тогда действительно «бунтарь против природы» профессора Ланкестера обнаружит, что его независимость признана доселе безжалостным деспотом, который предписывал наказание за его измену.

Эта новая отрасль науки, от которой можно так много ожидать, является ответвлением другой, быстрый рост которой иллюстрирует стремительное вторжение методов точной науки в самые важные области мысли. Прошло всего несколько лет с тех пор, как о математических исследованиях профессора Карла Пирсона в области законов наследственности и биологических вопросов, связанных с этими законами, было замечено, что он работает почти в одиночку, потому что биологи не понимали его математики, а математики не интересовались его биологией. Если бы он не жил в крупном центре активной мысли, в сфере влияния двух великих университетов Англии, вполне вероятно, что это состояние изоляции осталось бы его уделом до конца. Но один за другим находились люди, обладающие навыками и интересом к предмету, необходимыми для объединения в его работе, которая теперь имеет не только свой собственный журнал, но и растет таким образом, что, хотя и медленно, имеет все признаки здорового прогресса к цели, важность которой едва забрезжила в общественном сознании.

Признавая, что организованная ассоциация исследователей является первоочередной необходимостью для обеспечения наилучших результатов в научной работе будущего, мы сталкиваемся с вопросом об условиях и покровительстве, при которых они должны быть собраны вместе. Первая мысль, которая приходит нам в голову в этот момент, может заключаться в том, что у нас есть в наших великих университетах организации, которые включают большинство ведущих людей, сейчас занятых научными исследованиями, чей персонал и возможности мы должны использовать. Признавая, как мы все это делаем, что университетов уже слишком много и что лучшая работа была бы проделана путем объединения меньших из них, естественный вывод заключается в том, что поставленная цель будет лучше всего достигнута через существующие организации. Но было бы большой ошибкой делать этот вывод без тщательного изучения условий. Краткий аргумент — «учреждений уже слишком много; вместо того чтобы иметь больше, мы должны укреплять те, что у нас есть» — не следует принимать без проверки. Если бы он был принят тридцать лет назад, по крайней мере два великих американских университета сегодняшнего дня не появились бы на свет, так как средства, направленные на их поддержку, были бы разделены между другими. Это Университет Джонса Хопкинса и Чикагский университет. Что было бы выиграно от применения этого аргумента в данных случаях? Преимущество заключалось бы в том, что вместо 146 так называемых университетов, которые фигурируют сегодня в ежегодном отчете Бюро образования, у нас было бы только 144. Работа этих 144 была бы усилена добавлением к их ресурсам, представленным пожертвованиями Балтимора и Чикаго, и достаточным для добавления, возможно, одного профессора к штату каждого. Был бы результат лучше, чем он есть на самом деле? Неужели мы ничего не выиграли, позволив забыть этот аргумент в случаях с этими двумя учреждениями? Я не верю, что кто-либо, кто внимательно изучит этот предмет, будет колебаться с ответом на этот вопрос в утвердительной форме. Существенный момент заключается в том, что Университет Джонса Хопкинса не просто добавил один к уже переполненному списку, а взял на себя миссию, которую никто из других тогда адекватно не выполнял. Если он и не посадил университетскую идею на американскую почву, то, по крайней мере, придал ей импульс, который сделал ее доминирующей в высшем образовании почти каждого штата.

Вопрос о том, получила ли бы страна в целом большую выгоду, если бы профессора Чикагского университета с теми средствами, которыми они сейчас располагают, были распределены между пятьюдесятью или сотней учреждений в каждом уголке страны, чем она фактически получила от этого университета, — это вопрос, который отвечает сам за себя. Наши два самых молодых университета достигли успеха не потому, что два учреждения были таким образом добавлены к числу американских учебных заведений, а потому, что у них была особая миссия, требуемая прогрессом эпохи, для которой существующие учреждения были неадекватны.

Вывод, к которому приводят эти соображения, прост. Никакое новое учреждение не нужно для продолжения работы по традиционным направлениям, руководствуясь традиционными идеями. Но если новая идея должна энергично претворяться в жизнь, то необходимо молодое и энергичное учреждение, специально организованное для реализации этой идеи. Проект создания в нашей среде, в наиболее подходящем месте, организации ведущих научных исследователей с единственной целью придания нового импульса американской науке и, если возможно, поднятия мысли страны и мира на более высокий уровень, включает в себя новую идею, которая лучше всего может быть реализована учреждением, организованным для этой специальной цели. Хотя эта цель вполне соответствует целям ведущих университетов, она слишком выходит за их рамки, чтобы допустить ее полное достижение через их инструментарий. Первая цель университета — подготовка растущего индивида к высшим обязанностям жизни. Дополнения к массе знаний не были его главной функцией, и даже важной функцией в нашей собственной стране, до недавнего времени. Первичная цель предлагаемого учреждения — продвижение знаний и открытие новых направлений мысли, которые, как можно надеяться, окажутся весьма важными для человечества. Из этого не следует, что функция обучения должна быть полностью чужда его деятельности. Оно должно брать лучших молодых людей в той точке, где их оставляют университеты, и обучать их искусству мышления и исследования. Но эта подготовка будет выше той, которую осуществляет любой обычный университет.

При дальнейшем рассмотрении нашей темы возникает вопрос об особенностях предлагаемой ассоциации. Главное требование — это то, на чем нельзя не сделать особого акцента. Как бы ясно организаторы ни представляли себе конечную цель, они должны признать тот факт, что она не может быть достигнута за один день. В каждой отрасли undertaken работы должен быть один лидер, и он должен быть лучшим, которого страна, возможно, даже мир, может произвести. Нужного человека нельзя найти без тщательного поиска; во многих отраслях он может быть недостижим годами. Когда это так, ждите терпеливо, пока он не появится. Благоразумие требует, чтобы принималось как можно меньше рисков и чтобы не выбирался никакой лидер, кроме того, у кого есть проверенный опыт и всемирная репутация. Тем не менее, мы не должны полностью упускать из виду успех Университета Джонса Хопкинса в выборе при самом его основании молодых людей, которые должны были проявить себя как лидеры будущего. Этот опыт может быть повторен, если тщательно помнить, что молодых людей, подающих надежды, следует избегать, а рассматривать только молодых людей, уже проявивших себя. Результаты не обязательно должны быть поразительными: ex pede Herculem может быть возможным; но мы должны быть уверены в обоснованности нашего суждения, прежде чем принимать нашего Геркулеса. Это требует мастера. Клерк-Максвелл, который никогда не покидал свой родной остров, чтобы посетить наши берега, заслуживает чести как покровитель американской науки за то, что увидел львиную лапу в ранних усилиях Роуленда, для которых последний не смог найти средства публикации в своей собственной стране. Также следует признать, что задача сейчас более серьезная, чем была тогда, потому что из-за постоянно растущей специализации науки специалисту в одной области стало трудно установить обоснованность работы в другой. Со всеми рисками, которые могут быть связаны с этим процессом, будет вполне возможно выбрать эффективный корпус лидеров, молодых и старых, с которыми учреждение может начать. Потребности этих людей будут самого разного рода. Одному нужно едва ли больше, чем кабинет и библиотека; другому нужны небольшие приборы, которые он, возможно, может спроектировать и сделать сам. Другому могут понадобиться приборы и приспособления настолько дорогие, что только учреждение, по крайней мере такое же богатое, как обычный университет, смогло бы их предоставить. Аппаратура, требуемая другими, будет в значительной степени человеческой — ассистенты всех уровней, от выпускников университетов самого высокого уровня до рутинных чернорабочих и поденщиков. Рабочие комнаты должны быть; но вряд ли вероятно, что здания и лаборатории узкоспециализированного характера потребуются в самом начале. Лучший совет будет необходим на каждом шагу, и в этом отношении учреждение должно начинать с простых начал и расти медленно. Лидеры должны добавляться один за другим, каждый из которых оценивается теми, кто предшествовал ему, прежде чем стать в свою очередь членом корпуса. По мере роста корпуса его члены должны поддерживать личный контакт, разговаривать вместе, тянуть вместе и действовать вместе.

Автор представляет эти взгляды широкому кругу своих сограждан, заинтересованных в продвижении американской науки, с чувством, что, хотя его выводы могут нуждаться в поправках в деталях, они опираются на факты прошлого и настоящего, которые не получили того внимания, которого они заслуживают. На чем он наиболее решительно настаивает, так это на том, чтобы весь предмет наиболее эффективного метода продвижения исследований на более высоком уровне был рассмотрен с особым вниманием к условиям в нашей собственной стране; и чтобы уроки, преподанные историей и прогрессом научных исследований во всех странах, были полностью взвешены и обсуждены теми, кто наиболее заинтересован в том, чтобы сделать эту форму деятельности более важной чертой нашей национальной жизни. Когда это будет сделано, он почувствует, что его цель в приглашении к особому рассмотрению его индивидуальных взглядов была в значительной мере достигнута.

XII

МОЖЕМ ЛИ МЫ ВЫЗВАТЬ ДОЖДЬ?

Для некритичного наблюдателя возможные достижения изобретений и открытий кажутся безграничными. Полвека назад никакая идея не могла показаться более фантастической, чем идея общения за несколько секунд времени с нашими собратьями в Австралии или ведения разговора viva voce между человеком в Вашингтоне и другим в Бостоне. Фактическое достижение этих результатов естественным образом породило веру в то, что слово «невозможно» исчезло из нашего словаря. На каждое доказательство того, что результат не может быть достигнут, следует ответ: разве некий Ларднер около шестидесяти лет назад не доказал, что пароход не может пересечь Атлантику? Если мы говорим, что на каждое реальное открытие приходится тысяча фантастических проектов, нам отвечают, что, в конце концов, любой проект может оказаться тем самым одним из тысячи.

В некотором смысле эти обнадеживающие ожидания оправданы. Мы не можем установить никакого предела ни открытию новых законов природы, ни остроумному сочетанию устройств для достижения результатов, которые сейчас выглядят невозможными. Наука сегодняшнего дня предполагает безграничное поле возможностей. Она демонстрирует, что тепло, которое солнце излучает на землю за один день, было бы достаточно, чтобы приводить в движение все пароходы, находящиеся сейчас в океане, и запускать все механизмы на суше в течение тысячи лет. Единственная трудность заключается в том, как сконцентрировать и использовать эту потраченную впустую энергию. С точки зрения точной науки воздухоплавание — очень простое дело. Нам нужно только найти правильное сочетание таких элементов, как вес, мощность и механическая сила. Всякий раз, когда г-н Максим сможет сделать двигатель достаточно сильным и легким, а паруса достаточно большими, прочными и легкими, и разработать механизм, необходимый для соединения парусов и двигателя, он полетит. У науки нет ничего, кроме ободряющих слов для его проекта, насколько это касается общих принципов. В таком случае я не собираюсь утверждать, что мы никогда не сможем вызвать дождь.

Но я отстаиваю два положения. Если мы когда-нибудь собираемся вызвать дождь или произвести любой другой результат, до сих пор недостижимый, мы должны использовать адекватные средства. И если какое-либо предлагаемое средство или агентство уже знакомо науке, мы можем заранее решить, является ли оно адекватным. Давайте допустим, что из тысячи кажущихся фантастическими проектов один действительно здравый. Должны ли мы пробовать всю тысячу, чтобы найти этот один? Ни в коем случае. Скорее всего, девятьсот из них не будут включать в себя никакого агентства, которое не было бы уже полностью понято, и поэтому могут быть отброшены, даже не будучи опробованными. К этому классу относится проект вызова дождя с помощью звука. В то время как я пишу, ежедневные газеты объявляют о блестящем успехе экспериментов в этом направлении; однако я без колебаний утверждаю, что звук не может вызвать дождь, и предлагаю привести все необходимые доказательства моего тезиса. Природа звука полностью понятна, как и условия, при которых водяной пар в атмосфере может конденсироваться. Давайте посмотрим, как обстоят дела.

Комната среднего размера при обычной температуре и в обычных условиях содержит около кварты воды в форме невидимого пара. Вся атмосфера пропитана паром примерно в той же пропорции. Мы должны, однако, различать этот невидимый пар и облака или другие видимые массы, к которым часто применяется тот же термин. Различие можно очень ясно увидеть, наблюдая за паром, выходящим из носика кипящего чайника. Сразу у носика выходящий пар прозрачен и невидим; через дюйм или два образуется белое облако, которое мы обычно называем паром и которое видно извергающимся на расстояние одного или более футов и, возможно, заполняющим значительное пространство вокруг чайника; на еще большем расстоянии это облако постепенно исчезает. Собственно говоря, видимое облако — это вовсе не пар, а мельчайшие частицы или капли воды в жидком состоянии. Прозрачный пар у отверстия чайника — это истинный пар воды, который конденсируется в жидкие капли при охлаждении; но после рассеивания в воздухе эти капли испаряются и снова становятся истинным паром. Облака, следовательно, не состоят из истинного пара, а состоят из неощутимых частиц жидкой воды, плавающих или взвешенных в воздухе.

Но мы все знаем, что облака не всегда выпадают в виде дождя. Чтобы дождь мог выпасть, неощутимые частицы воды, образующие облако, должны собраться в заметные капли, достаточно крупные, чтобы упасть на землю. Поэтому для образования дождя необходимы два шага: прозрачный водяной пар в воздухе должен конденсироваться в облака, а материал облаков должен агломерироваться в капли дождя.

Ни один физический факт не установлен лучше, чем то, что в условиях, преобладающих в атмосфере, водяной пар воздуха не может конденсироваться в облака иначе, как путем охлаждения. Правда, в наших лабораториях он может конденсироваться путем сжатия. Но по причинам, которые мне не нужно объяснять, конденсация путем сжатия не может происходить в воздухе. Охлаждение, которое приводит к образованию облаков и дождя, может происходить двумя путями. Дожди, которые длятся несколько часов или дней, обычно вызываются смешением потоков воздуха разных температур. Поток холодного воздуха, встречающий поток теплого влажного воздуха на своем пути, может конденсировать значительную часть влаги в облака и дождь, и эта конденсация будет продолжаться до тех пор, пока потоки продолжают встречаться. В жаркий весенний день масса воздуха, которая была согрета солнцем и увлажнена испарением у поверхности земли, может подняться вверх и охладиться путем расширения почти до точки замерзания. Результирующая конденсация влаги может затем вызвать ливень или грозовой шквал. Но образование облаков в чистом небе без движения воздуха или изменения температуры пара просто невозможно. Мы знаем из многочисленных экспериментов, что масса истинного водяного пара никогда не конденсируется в облака или капли до тех пор, пока ее температура и давление воздуха на нее остаются неизменными.

Теперь давайте рассмотрим звук как агент для изменения состояния вещей в воздухе. Это одно из самых обычных и простых агентств в мире, на котором мы можем экспериментировать без труда. Оно чисто механическое по своему действию. Когда взрывается бомба, внезапно образуется определенное количество газа, скажем, пять или шесть кубических ярдов. Он отталкивает и сжимает окружающий воздух во всех направлениях, и это движение и сжатие передаются от одной части воздуха к другой. Величина движения уменьшается как квадрат расстояния; простой расчет показывает, что на расстоянии четверти мили от точки взрыва оно не составило бы и десятитысячной доли дюйма. Конденсация лишь мгновенна; она может длиться сотую или тысячную долю секунды, в зависимости от внезапности и силы взрыва; затем упругость восстанавливает воздух до его первоначального состояния, и все остается точно так же, как было до взрыва. Тысяча детонаций не могут произвести большего эффекта на воздух или на водяной пар в нем, чем тысяча отскоков резинового мячика маленького мальчика произвели бы на каменную стену. Насколько сжатие воздуха могло бы произвести даже мгновенный эффект, оно скорее предотвратило бы, чем вызвало конденсацию его пара, потому что оно способствует выделению тепла, которое вызывает испарение, а не конденсацию.

Популярное представление о том, что звук может вызвать дождь, основано главным образом на предполагаемом факте, что за великими битвами следовали сильные дожди. Это представление, я полагаю, не подтверждается статистикой; но, подтверждается оно или нет, мы можем с уверенностью сказать, что не звук пушек вызвал дождь. То, что звук как физический фактор совершенно незначителен, было бы очевидно, если бы не наш ошибочный способ его измерения. Человеческое ухо — инструмент удивительной тонкости, и когда его барабанная перепонка приводится в движение звуком, мы называем это «сотрясением», когда на самом деле все, что происходит, — это внезапное движение вперед и назад на десятую, сотую или тысячную долю дюйма, сопровождаемое легкой мгновенной конденсацией. После того как эти движения завершены, воздух находится в точно таком же состоянии, как был до этого; он не стал ни горячее, ни холоднее; не возникло никакого потока, не добавилось никакой влаги.

Если читатель не удовлетворен этим объяснением, он может попробовать очень простой эксперимент, который должен быть убедительным. Если он взорвет гранулу динамита, сотрясение в пределах фута от точки взрыва будет больше, чем то, которое может быть произведено самой мощной бомбой на расстоянии четверти мили. На самом деле, если последняя может конденсировать пар на расстоянии четверти мили, то любой может конденсировать пар в комнате, хлопая в ладоши. Давайте, следовательно, примемся за работу, хлопая в ладоши, и посмотрим, как долго мы должны продолжать, прежде чем начнет формироваться облако.

То, что мы только что сказали, относится главным образом к конденсации невидимого пара. Можно спросить, если облака уже сформированы, нельзя ли сделать что-то, чтобы ускорить их конденсацию в капли дождя, достаточно крупные, чтобы упасть на землю. Это также может быть предметом эксперимента. Давайте встанем в пар, выходящий из чайника, и хлопнем в ладоши. Мы увидим, конденсируется ли пар в капли. Я уверен, что эксперимент будет неудачным; и никакой другой вывод невозможен, кроме того, что вызов дождя с помощью звука или взрывов исключен.

Следует, однако, добавить, что законы, по которым неощутимые частицы воды в облаках агломерируются в капли дождя, еще не поняты и что мнения по этому предмету расходятся. Необходимы эксперименты для решения этого вопроса, и есть надежда, что Бюро погоды их предпримет. Насколько нам известно, агломерация может облегчаться дымом в воздухе. Если действительно правда, что дожди были вызваны великими битвами, мы можем с уверенностью сказать, что они были вызваны дымом от горящего пороха, поднимающимся в облака и образующим ядра для агломерации в капли, а не самим взрывом. Если это так, если именно дым, а не звук принес дождь, то, сжигая порох и динамит, мы действуем во многом как китайцы Чарльза Лэма, которые практиковали сжигание своих домов в течение нескольких столетий, прежде чем обнаружили, что есть более дешевый способ получения желанного деликатеса — жареного поросенка.

Но как, можно спросить, нам быть с тем фактом, что недавние взрывы бомб г-на Дайренфорта под ясным небом в Техасе сопровождались через несколько часов или день-два дождями в регионе, где дождь был почти неизвестен? Я знаю слишком мало об этом факте, если таковой имеет место, чтобы делать что-то большее, чем задавать вопросы о нем, подсказанные хорошо известными научными истинами. Если есть какой-либо научный результат, который мы можем принять с уверенностью, так это то, что через десять секунд после того, как звук последней бомбы затих, тишина возобновила свое господство. С того момента все в воздухе — влажность, температура, давление и движение — было точно таким же, как если бы ни одна бомба не была взорвана. Теперь, что происходило в течение часов, прошедших между звуком последней бомбы и падением первой капли дождя? Неужели водяной пар, уже находившийся в окружающем воздухе, медленно конденсировался в облака и капли дождя вопреки физическим законам? Если нет, то часы должны были быть заняты прохождением массы тысяч кубических миль теплого влажного воздуха, пришедшего из какого-то другого региона, до которого звук не мог дойти. Или Юпитер Плувий был разбужен звуком после двух тысяч лет сна, и законы природы стали безмолвны по его команде? Когда мы выходим за пределы того, что научно возможно, все предположения допустимы; и мы оставляем читателю право выбора между этими и любыми другими, которые он может пожелать изобрести.

Одно слово в оправдание уверенности, с которой я ссылался на установленные физические законы. Очень часто предполагается, что большинство великих достижений в прикладной науке делаются путем отвержения или опровержения результатов, достигнутых предшественниками. Ничто не может быть дальше от истины. Как справедливо сказал Хаксли, армия науки никогда не отступала с однажды занятой позиции. Люди вроде Ома и Максвелла свели электричество к математической науке, и именно принимая, осваивая и применяя законы электрических токов, которые они открыли и изложили, были развиты электрический свет, электрическая железная дорога и все другие применения электричества. Именно применяя и используя законы тепла, силы и пара, установленные такими людьми, как Карно и Реньо, мы теперь пересекаем Атлантику за шесть дней. Эти же законы управляют конденсацией пара в атмосфере; и я с уверенностью говорю, что если мы когда-нибудь научимся вызывать дождь, то это будет путем принятия и применения их, а не путем игнорирования или попыток их отменить.

Во что может обойтись нашему правительству нежелание обеспечить экспертное научное свидетельство, поразительно показывает недавний пример. Оно потратило несколько миллионов долларов на туннель и водопровод для города Вашингтона, а затем забросило всю работу. Если бы проект был представлен комиссии геологов, факт, что скальное основание под округом Колумбия не выдержит постоянного воздействия воды, был бы немедленно доложен, и все потраченные деньги были бы сэкономлены. Факт в том, что очень мало что может вызвать общественный интерес к прогрессу точной науки. Исследователи — это, как правило, тихие, не производящие впечатления люди, довольно застенчивые и полностью лишенные искусства заинтересовать публику своей работой. Можно с уверенностью сказать, что ни Лавуазье, ни Гальвани, ни Ом, ни Реньо, ни Максвелл не смогли бы получить через Конгресс ни малейшего ассигнования, чтобы помочь сделать открытия, которые сейчас являются гордостью нашего века. Все они имели дело с фактами и выводами, совершенно лишенными того величия, которое делает столь захватывающим проект атаки на дожди в их воздушной твердыне с помощью динамитных бомб.

XIII

АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ЭФЕМЕРИДЫ И МОРСКОЙ АЛЬМАНАХ

[Сноска: Прочитано перед Военно-морским институтом США, 10 января 1879 г.]

Хотя морские альманахи мира в настоящее время имеют сравнительно недавнее происхождение, они выросли из малых начал, прослеживание которых не похоже на прослеживание происхождения видов натуралистом сегодняшнего дня. Несмотря на свое привычное название, он всегда предназначался скорее для астрономических, чем для морских целей. Такая публикация была бы бесполезна для навигатора до того, как у него появились инструменты, с помощью которых можно измерять высоты небесных тел. Ранние навигаторы редко отваживались уходить из вида земли, и в течение ночи, как говорят, они держали курс по «Киносуре», или созвездию Большой Медведицы, — практике, которая ввела название созвездия в наш язык сегодняшнего дня для обозначения объекта, на который пристально устремлены все взоры. Это созвездие было немного ближе к полюсу в прошлые века, чем в настоящее время; все же его расстояние всегда было настолько велико, что его использование в качестве отметки северной точки горизонта не внушает нам большого уважения к точности, с которой древние навигаторы стремились прокладывать свой курс.

Морской альманах сегодняшнего дня берет свое начало в астрономических эфемеридах, вызванных потребностями предсказаний небесных движений как со стороны астронома, так и со стороны гражданина. До тех пор, пока астрология имела прочное влияние на умы людей, к положениям планет относились с большим интересом. Теории Птолемея, хотя и основанные на радикально ложной системе, тем не менее были достаточны для предсказания положения солнца, луны и планет со всей точностью, необходимой для целей повседневной жизни древних или предсказаний их астрологов. Действительно, если бы его таблицы были доведены до настоящего времени, положения небесных тел имели бы погрешность всего в несколько градусов, так что их распознавание было бы очень легким. Времена большинства затмений были бы предсказаны с точностью до нескольких часов, а соединения планет — с точностью до нескольких дней. Таким образом, астрономы Средневековья могли готовить для своего собственного использования и использования народа определенные грубые предсказания относительно курсов солнца и луны и вида небес, которые служили целям повседневной жизни и, возможно, уменьшали путаницу, возникающую из-за их сложных календарей. В знаках зодиака и различных эффектах, которые следуют за прохождением солнца и луны из знака в знак, все еще встречающихся в наших фермерских альманахах, мы имеем умирающие следы этих древних эфемерид.

Великий Кеплер был обязан печатать астрологический альманах в силу своей должности астронома двора короля Австрии. Но, несмотря на популярное убеждение, что астрономия берет свое начало в астрологии, астрономические сочинения всех веков, по-видимому, показывают, что астрономы в собственном смысле слова никогда не имели никакой веры в астрологию. Для самого Кеплера необходимость подготовки этого альманаха была унижением, которому он подчинился только под давлением бедности. Последующие эфемериды готовились с более практическими целями. Они давали долготы планет, положение солнца, время восхода и захода, предсказание затмений и т. д.

Они, конечно, постепенно увеличивались в точности по мере того, как таблицы небесных движений время от времени улучшались. Поначалу они не были регулярными ежегодными публикациями, выпускаемыми правительствами, как в настоящее время, а были трудами отдельных астрономов, которые выпускали свои эфемериды на несколько лет вперед через нерегулярные промежутки времени. Один человек мог выпустить один, два или полдюжины таких томов как частную работу для пользы своих коллег, и каждый мог охватывать столько лет, сколько он считал нужным.

Первая публикация такого рода, которая есть у меня в распоряжении, — это «Эфемериды» Манфреди из Бонна, вычисленные на годы с 1715 по 1725 в двух томах.

Из регулярных ежегодных эфемерид самой ранней, насколько мне известно, является «Connaissance des Temps», или Французский морской альманах. Первый выпуск был в 1679 году Пикаром, и он продолжается без перерыва до настоящего времени. Его ранние номера были, конечно, очень малы и скудны в своих деталях. Они выпускались астрономами Французской академии наук под объединенным покровительством академии и правительства. Они включали не только предсказания из таблиц, но и астрономические наблюдения, сделанные в Парижской обсерватории или где-либо еще. Когда в 1795 году было создано Бюро долгот, подготовка этой работы была поручена ему и остается в его ведении до настоящего времени. Будучи старейшей, она является и крупнейшей эфемеридой настоящего времени, по крайней мере, по количеству страниц. Астрономическая часть тома за 1879 год занимает более семисот страниц, в то время как таблица географических положений, которая всегда была особенностью этой работы, содержит почти сто страниц больше.

Первым выпуском Британского морского альманаха был выпуск за 1767 год, появившийся в 1766 году. Он отличается от Французского альманаха тем, что обязан своим происхождением исключительно нуждам навигации. Британская нация, как ведущая морская держава мира, была естественно заинтересована в открытии метода, с помощью которого можно было бы определять долготу в море. Как большинство моих слушателей, вероятно, знают, в течение многих лет существовало постоянное предложение британского правительства в десять тысяч фунтов стерлингов за открытие практического и достаточно точного метода достижения этой цели. Если я правильно информирован, требование заключалось в том, чтобы корабль мог определять время по Гринвичу с точностью до двух минут после шести месяцев плавания. Когда в 1765 году была учреждена должность Королевского астронома, обязанность занимающего ее была объявлена как «применять себя с самой точной заботой и усердием к исправлению Таблиц Движений Небес и положений Неподвижных Звезд, чтобы найти столь желанную Долготу в Море для совершенствования Искусства Навигации».

Примерно в середине прошлого века лунные таблицы были настолько улучшены, что д-р Маскелайн счел их пригодными для достижения этой давно желанной цели. Метод, который, я думаю, был тогда впервые предложен, — это ставший теперь привычным метод лунных расстояний. Несколько испытаний этого метода были проведены выдающимися джентльменами, которые считали, что для того, чтобы сделать его практичным в море, не хватает только Морской эфемериды. Таблицы луны, необходимые для этой цели, были подготовлены Тобиасом Майером из Геттингена, и регулярный ежегодный выпуск этой работы был начат в 1766 году, как уже было сказано. Из вознаграждения, которое было предложено, три тысячи фунтов стерлингов были выплачены вдове Майера и три тысячи фунтов стерлингов знаменитому математику Эйлеру за то, что он изобрел методы, использованные Майером при составлении его таблиц. Выпуск Морской эфемериды был поручен д-ру Маскелайну. Как и другие публикации такого рода, эта эфемерида постепенно увеличивалась в объеме. В течение первых шестидесяти или семидесяти лет данные были чрезвычайно скудными, включая только те, которые считались необходимыми для определения положений.

В 1830 году вопрос об улучшении Морского альманаха был передан Лордами-комиссарами Адмиралтейства комитету Астрономического общества Лондона. Подкомитет, включавший одиннадцать самых выдающихся астрономов и одного научного навигатора, представил исчерпывающий отчет, рекомендующий радикальную переработку и улучшение работы. Рекомендации этого комитета были впервые претворены в жизнь в Морском альманахе за 1834 год. Разработанная тогда структура Эфемериды навигатора сохраняется в Британском альманахе до настоящего времени.

За сорок с лишним лет, которые прошли с тех пор, в Британский альманах было добавлено немало материала, но он был включен скорее за счет использования более мелкого шрифта и более плотной печати, чем за счет увеличения количества страниц. Альманах за 1834 год содержит пятьсот семнадцать страниц, а за 1880 год — пятьсот девятнадцать страниц. Общий вид страницы сейчас несколько перегружен, однако, учитывая количество цифр на каждой странице, расположение удивительно ясное и читабельное.

Испанский «Almanaque Nautico» выпускается с начала века. Как и его собратья, он постепенно расширялся и улучшался в последнее время и сейчас имеет примерно такое же количество страниц, что и британский и американский альманахи. Как правило, на странице меньше материала, так что фактически представленные данные не так полны, как в некоторых других публикациях.

В Германии выпускаются две отдельные публикации этого класса: одна чисто астрономическая, другая чисто морская.

Астрономическая публикация выпускается уже более века под названием «Berliner Astronomisches Jahrbuch». Она предназначена главным образом для астронома-теоретика, и в отношении материала, необходимого для определения положений на земле, она довольно скудна. Она выпускается Берлинской обсерваторией за счет правительства.

Спутник этой работы, предназначенный для использования немецким флотом, — это «Nautisches Jahrbuch», подготовленный и выпущенный под руководством министра торговли и общественных работ. Он во многом скопирован с Британского морского альманаха и по расположению и данным похож на наш Американский морской альманах, подготовленный для использования навигаторами, давая, однако, больше материала, но в менее удобной форме. Прямое восхождение и склонение луны даются каждые три часа вместо каждого часа; одна страница каждого месяца посвящена затмениям спутников Юпитера — явлениям, которые мы никогда не считаем необходимыми в морской части нашего собственного альманаха. В конце работы даются видимые положения семидесяти или восьмидесяти самых ярких звезд каждые десять дней, в то время как считается, что наши собственные навигаторы будут удовлетворены средними положениями на начало года. В конце находится сборник таблиц, которые, я сомневаюсь, чтобы кто-либо, кроме немецкого навигатора, когда-либо использовал. Используют ли они их или нет, я не готов сказать.

Вышеперечисленные являются основными астрономическими и морскими эфемеридами мира, но существует ряд второстепенных публикаций того же класса, полный список которых я не могу претендовать дать. Среди них Португальская астрономическая эфемерида для меридиана Университета Коимбры, подготовленная для португальских навигаторов. Я не знаю, действительно ли португальские навигаторы отсчитывают свои долготы от этой точки: если они это делают, то эта практика должна сопровождаться большей или меньшей путаницей. Весь материал дается по месяцам, как в солнечной и лунной эфемериде нашего и Британского альманаха. Для солнца у нас есть его долгота, прямое восхождение и склонение, все выраженные в дуге, а не во времени. Уравнение времени и звездное время среднего полдня завершают собственно эфемериду. Положения основных планет даются в любом случае не чаще, чем каждые три дня. Долгота и широта луны даются на полдень и полночь. Особенность, не встречающаяся ни в одном другом альманахе, — это время, в которое луна входит в каждый из знаков зодиака. Можно предположить, что эта информация предназначена скорее для пользы португальского обывателя, чем навигатора. Прямые восхождения и склонения луны и лунные расстояния также даются с интервалами в двенадцать часов. Только последняя страница дает затмения спутников Юпитера. Неподвижные звезды полностью опущены.

Старая эфемерида, хорошо известная в астрономии, — это та, что публикуется Обсерваторией Милана, Италия, которая недавно вступила во второй век своего существования. Ее данные чрезвычайно скудны и не представляют никакого интереса для навигатора. Большая часть тома занята наблюдениями в Миланской обсерватории.

С тех пор как я возглавил Американскую эфемериду, я пытался выяснить, какие морские альманахи действительно используются основными морскими нациями Европы. Я не смог получить никаких, кроме вышеупомянутых. Как общее правило, я думаю, Британский морской альманах используется всеми северными нациями, как уже указывалось. Немецкий «Nautisches Jahrbuch» — это в основном перепечатка с британского. Шведские навигаторы, будучи все хорошо знакомы с английским языком, используют Британский альманах без изменений. Российское правительство, однако, печатает объяснение различных терминов на языке своего народа и подшивает его в конце Британского альманаха. Это объяснение включает переводы основных терминов, используемых в заголовках страниц, таких как названия месяцев и дней, различных планет, созвездий и неподвижных звезд, а также явлений угла и времени. У них есть даже свой собственный указатель, в котором названия различных статей даны на русском языке. Это объяснение занимает в общей сложности семьдесят пять страниц — более чем вдвое больше, чем занято оригинальным объяснением.

Одно из первых соображений, которое поражает нас при сравнении этих многочисленных публикаций, — это путаница, которая должна возникать из-за использования столь многих меридианов. Если каждая из этих южных наций, например, испанская и португальская, действительно использует свой собственный меридиан, эта практика должна приводить к большой путанице. Если их навигаторы этого не делают, а относят свои долготы к меридиану Гринвича, то их альманахи должны быть практически бесполезны. Им было бы гораздо лучше покупать эфемериду, отнесенную к меридиану Гринвича, чем пытаться использовать свою собственную. Северные нации, я думаю, все начали относиться к меридиану Гринвича, и то же самое, к счастью, верно для нашего собственного флота. Мы можем, следовательно, надеяться, что все коммерческие нации вскоре будут относить свои долготы к одному и тому же меридиану, и возникающая путаница будет таким образом избегнута.

Подготовка «Американских эфемерид и морского альманаха» была начата в 1849 году под руководством покойного контр-адмирала, а тогда еще лейтенанта, Чарльза Генри Дэвиса. Первым изданным томом стал выпуск на 1855 год. Как при подготовке этой работы, так и в связанном с ней картографировании страны вопрос о выборе меридиана имел первостепенное значение и привлек пристальное внимание адмирала Дэвиса, который представил по этому поводу обстоятельный отчет. Наше положение было в некотором отношении своеобразным из-за огромного расстояния, отделявшего нас от Европы, и неопределенности в отношении точной разницы долгот между двумя континентами. Было едва ли целесообразно привязывать долготы в нашей стране к какому-либо европейскому меридиану. Попытка сделать это повлекла бы за собой постоянные изменения по мере того, как трансатлантическая долгота время от времени уточнялась. С другой стороны, во избежание путаницы в навигации было необходимо, чтобы наши мореплаватели продолжали вести отсчет от Гринвичского меридиана. Трудности, возникающие из-за неопределенности точной долготы, не затрагивают навигатора, поскольку для его целей астрономическая точность не требуется.

Самым разумным решением, вероятно, было то, которое нашло отражение в акте Конгресса, утвержденном 28 сентября 1850 года, по рекомендации лейтенанта Дэвиса, если я не ошибаюсь. «Меридиан обсерватории в Вашингтоне должен быть принят и использован в качестве американского меридиана для всех астрономических целей, а меридиан Гринвича должен быть принят для всех навигационных целей». Исполнение этого закона неизбежно ставит вопрос: «Что следует считать астрономическими, а что навигационными целями?» То ли из-за сложности решения этого вопроса, то ли из-за того, что о законе никто не вспомнил, последний фактически остался мертвой буквой. Безусловно, если и есть какой-либо регион земного шара, который, согласно закону, должен был быть привязан к меридиану Вашингтона, так это внутренняя часть нашей собственной страны. Тем не менее, вопреки закону, все акты Конгресса, касающиеся территорий, насколько мне известно, привязывали все к меридиану Гринвича, а не Вашингтона. Даже карты, выпускаемые нашими различными геодезическими службами, привязаны к тому же трансатлантическому меридиану. Абсурд достиг своего апогея в местной карте города Вашингтона и округа Колумбия, выпущенной частными лицами в 1861 году, на которой мы обнаруживаем, что даже меридианы, проходящие через город Вашингтон, привязаны к предполагаемому Гринвичу.

Эта практика привела к путанице, которая может быть не очевидна на первый взгляд, но которая настолько велика и постоянна, что ее стоит объяснить. Если бы мы действительно могли с самого начала привязать все наши долготы к точному меридиану Гринвича; если бы, например, любой западный регион можно было сразу соединить телеграфом с Гринвичской обсерваторией и таким образом обмениваться сигналами долготы ночь за ночью, то никакой проблемы или путаницы при привязке к меридиану Гринвича не возникло бы. Но практически это сделать невозможно. Все наши внутренние долготы определялись и определяются дифференциально путем сравнения с какой-либо точкой в этой стране. Одной из наиболее часто используемых точек отсчета таким способом была Кембриджская обсерватория. Предположим, геодезист в Омахе выполняет телеграфное определение долготы между этой точкой и Кембриджской обсерваторией. Поскольку он хочет привести свою долготу к Гринвичу, он находит некую предполагаемую долготу Кембриджской обсерватории от Гринвича и прибавляет ее к своей собственной долготе. Таким образом, то, что он дает, — это фактически определенная долгота плюс принятая долгота Кембриджа, и, если принятая долгота Кембриджа четко не отмечена на его картах, мы можем не знать, чему она равна.

Через некоторое время вторая группа определяет долготу Огдена от Кембриджа. Тем временем долгота Кембриджа от Гринвича была скорректирована, и мы получаем долготу Огдена, которая будет расходиться с долготой Омахи из-за изменения долготы Кембриджа. Третья группа определяет долготы, скажем, Сент-Луиса от Вашингтона, прибавляет принятые долготы Вашингтона от Гринвича, которые могут не совпадать ни с одной из долгот Кембриджа, и получает свою долготу. Таким образом, мы имеем ряд результатов для нашей западной долготы, номинально привязанных к меридиану Гринвича, но фактически привязанных к запутанному набору меридианов, никто не знает каких. Если бы закон просто предусматривал, что долгота Вашингтона от Гринвича должна быть неизменно зафиксирована на определенной величине, скажем, 77 градусов 3', эта путаница не возникла бы. Правда, долгота, установленная таким образом законом, могла быть не совсем точной, но это не вызвало бы никаких проблем или путаницы. Наша долгота была бы просто привязана к определенному принятому Гринвичу, небольшая ошибка которого не имела бы никакого значения для навигатора или астронома. Она отличалась бы от нынешней системы только тем, что принятый Гринвич был бы неизменным, а не «скакал» время от времени, как это происходит при нынешней системе. Вы понимаете, что когда астроном при вычислении внутренней долготы предполагает, что долгота Кембриджа от Гринвича равна определенной величине, скажем, 4ч 44м 30с, он на самом деле ведет отсчет от меридиана, находящегося именно на таком расстоянии к востоку от Кембриджа. Когда он меняет принятую долготу Кембриджа, он ведет отсчет от меридиана, расположенного дальше к востоку или дальше к западу от прежнего: иными словами, он всегда ведет отсчет от принятого Гринвича, который время от времени меняет свое положение относительно нашей страны.

Поскольку приходилось иметь дело с двумя меридианами, форма «Американских эфемерид», наиболее приспособленная к потребностям как навигаторов, так и астрономов, была неизбежно своеобразной. Если бы наши навигаторы привязывали свои долготы к какому-либо меридиану нашей страны, расположение материала не должно было бы существенно отличаться от иностранных изданий. Но поскольку они привязаны к меридиану далеко за пределами наших границ и в то же время предназначены для использования в этих пределах, необходимо было разделить материал. Соответственно, «Американские эфемериды» всегда делились на две части: первая для использования навигаторами, привязанная к меридиану Гринвича, вторая для астрономов, привязанная к меридиану Вашингтона. Разделение материала без серьезного дублирования оказалось проще, чем можно было бы представить на первый взгляд. Объясняя это, я возьму эфемериды в их нынешнем виде, с небольшими изменениями, которые вносились время от времени.

Одной из целей любых эфемерид, и особенно навигационных, является указание положения небесных тел через равные промежутки времени, обычно один день. Поскольку в любой момент времени в какой-то точке Земли полдень, из этого следует, что такие эфемериды всегда будут привязаны к полудню на каком-то меридиане. Какой именно это будет меридиан — чисто практический вопрос, определяемый удобством и обычаем. Гринвичский полдень, как неизбежно используемый навигаторами, принят в качестве стандарта, но мы не должны делать вывод, что эфемериды для Гринвичского полудня привязаны к меридиану Гринвича в том смысле, в каком мы привязываем долготу к этому меридиану. Гринвичский полдень — это 18ч 51м 48с по вашингтонскому среднему времени; таким образом, эфемериды, дающие данные для каждого Гринвичского полудня, можно считать привязанными к меридиану Вашингтона, дающими данные на 17ч 51м 48с по вашингтонскому времени каждый день. Поэтому принято правило, чтобы все эфемериды, относящиеся к абсолютному времени, без какой-либо привязки к меридиану, давались для Гринвичского полудня, если нет каких-либо особых причин для обратного. Для нужд навигатора и астронома-теоретика это наиболее удобные эпохи.

Другая часть эфемерид дает положение небесных тел не через равные промежутки времени, а в момент прохождения через какой-либо меридиан. Для этой цели по очевидным причинам выбран меридиан Вашингтона. Астрономическая часть наших эфемерид, следовательно, дает положения основных неподвижных звезд, Солнца, Луны и всех крупных планет в момент прохождения через наш собственный меридиан.

Третий класс данных в эфемеридах включает явления, подлежащие предсказанию и наблюдению. Таковы затмения Солнца и Луны, покрытия неподвижных звезд Луной и затмения спутников Юпитера. Все эти явления даны по вашингтонскому среднему времени как наиболее удобному для наблюдателей в нашей стране. Однако существует частичное исключение в случае затмений Солнца и Луны. Первые скорее предназначены для мира в целом, чем для нашей страны, и оказалось трудно организовать их привязку к меридиану Вашингтона без привязки карт к тому же меридиану. Поскольку, однако, меридиан Гринвича наиболее удобен за пределами нашей территории, а лишь малая часть затмений видна внутри нее, гораздо лучше, чтобы затмения были полностью привязаны к меридиану Гринвича. Я тем более готов принять это изменение, поскольку при вычислении затмений для нашей страны смена меридианов будет очень легко понята теми, кто производит вычисления.

Может быть интересно сказать несколько слов о таблицах и теориях, по которым вычисляются астрономические эфемериды. Чтобы понять их полностью, необходимо проследить их происхождение. Задача вычисления движений небесных тел и изменений в виде небесной сферы была одной из первых, которой занимались изучающие астрономию. Действительно, в древние времена единственными астрономическими задачами, которые можно было решать, были задачи этого класса, по той простой причине, что без телескопа и других исследовательских инструментов невозможно было составить какое-либо представление о физическом строении небесных тел. Для древних звезды и планеты были просто точками или поверхностями в движении. Они могли догадываться, что это шары, подобные тому, на котором мы живем, но они не могли создать никакой теории о природе этих шаров. Так, в «Альмагесте» Птолемея, наиболее полном трактате по древней астрономии, которым мы располагаем, мы находим тщательно исследованные движения всех небесных тел и таблицы, данные для удобного вычисления их положений. Какими бы грубыми и несовершенными ни были эти таблицы, они были началом, из которого возникли те, что используются сейчас.

Никаких радикальных изменений в общих принципах, на которых строились эти теории и таблицы, не происходило до тех пор, пока Коперник не выдвинул истинную систему мира. В этой системе кажущееся движение каждой планеты по эпициклу было представлено движением Земли вокруг Солнца, и задача исправления положения планеты с учетом эпицикла свелась к нахождению ее геоцентрического положения из гелиоцентрического. Это был величайший шаг, когда-либо сделанный в теоретической астрономии, но это был лишь один шаг. Что касается материалов и способа представления планетных движений, никаких других радикальных достижений Коперником сделано не было. Действительно, примечательно, что он ввел эпицикл, который не считался необходимым Птолемеем для представления неравенств в движениях планет вокруг Солнца.

Следующим большим достижением в теории планетного движения стало открытие Кеплером знаменитых законов, носящих его имя. Когда было установлено, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце, стало возможным составить таблицы движений небесных тел, гораздо более точные, чем были известны ранее. Такие таблицы были опубликованы Кеплером в 1632 году под названием «Рудольфинские таблицы» в память о его покровителе, императоре Рудольфе. Но законы Кеплера не учитывали взаимного влияния планет друг на друга. Хорошо известно, что если бы каждая планета двигалась только под влиянием гравитационной силы Солнца, ее движение строго соответствовало бы законам Кеплера, и задачи теоретической астрономии были бы значительно упрощены. Поэтому, когда результаты законов Кеплера сравнивались с древними и современными наблюдениями, обнаружилось, что они не совсем точно описываются теорией. Было очевидно, что эллиптические орбиты планет подвержены изменениям, но в то время было совершенно невозможно установить какую-либо причину таких изменений. Несмотря на простоту причин, которые, как мы теперь знаем, их вызывают, по форме они чрезвычайно сложны. Без знания теории тяготения было бы совершенно невозможно составить какие-либо таблицы планетных движений, которые хоть сколько-нибудь удовлетворили бы наших современных астрономов.

Когда Ньютон выдвинул теорию всемирного тяготения, он показал, что планета, подверженная только тяготению центрального тела, такого как Солнце, будет двигаться в точном соответствии с законами Кеплера. Но согласно его теории планеты должны притягивать друг друга, и эти притяжения должны вызывать небольшие отклонения движений каждой из них от рассматриваемых законов. Поскольку такие отклонения действительно наблюдались, было вполне естественно заключить, что они вызваны этой причиной, но как нам это доказать? Чтобы сделать это со всей строгостью, требуемой в математическом исследовании, необходимо вычислить эффект взаимного действия планет, изменяющий их орбиты. Это вычисление должно быть выполнено с такой точностью, чтобы не было никаких сомнений относительно результатов теории. Затем результаты должны быть сравнены с лучшими наблюдениями. Если установлена малейшая остаточная разница, значит, что-то не так, и требования астрономической науки не удовлетворены. Полное решение этой задачи было совершенно не под силу Ньютону. Когда использовались его методы исследования, он действительно смог показать, что взаимное действие планет вызовет отклонения в их движениях того же общего характера, что и наблюдаемые, но он не смог вычислить эти отклонения с численной точностью. Его самая успешная попытка в этом направлении была, пожалуй, сделана в случае с Луной. Он показал, что возмущающая сила Солнца на это тело вызовет несколько неравенств, существование которых было установлено наблюдением, и он также смог дать грубую оценку их величины, но это было все, что мог сделать его метод. Требовалось значительное улучшение, и оно было осуществлено не английскими, а континентальными математиками.

Последние ясно видели, что невозможно осуществить требуемое решение геометрическим способом рассуждений, использованным Ньютоном. Задача, как она представлялась их умам, заключалась в том, чтобы найти алгебраические выражения для положений планет в любой момент времени. Широта, долгота и радиус-вектор каждой планеты постоянно меняются, но каждое из них имеет определенное значение в каждый момент времени. Поэтому их можно рассматривать как функции времени, и задача состояла в том, чтобы выразить эти функции алгебраическими формулами. Эти алгебраические выражения должны были содержать, помимо времени, элементы планетных орбит, которые должны быть получены из наблюдений. Время, которое мы можем предположить представленным алгебраически символом t, должно было оставаться неизвестной величиной до самого конца. То, чего стремился достичь математик, — это представить астроному ряд алгебраических выражений, содержащих t как неопределенную величину, и таким образом, просто подставив вместо t любой год и часть года — например, 1600, 1700, 1800, — получить в результате широту, долготу или радиус-вектор планеты.

Задача в таком виде была одной из самых трудных, какие мы можем себе представить, но трудность была лишь стимулом к тому, чтобы взяться за нее с еще большей энергией. Пока движение предполагалось чисто эллиптическим, пока действием планет пренебрегали, задача была простой, требующей для своего решения только аналитической геометрии эллипса. Настоящие трудности начинались, когда принималось во внимание взаимное действие планет. Конечно, невозможно дать какое-либо техническое описание или анализ процессов, которые были изобретены для решения этой задачи; но краткий исторический очерк может быть уместен. Полное и строгое решение задачи невозможно — то есть невозможно никаким известным методом составить алгебраическое выражение для координат планеты, которое было бы абсолютно точным в математическом смысле. Как бы мы ни работали, выражение получается в виде бесконечного ряда членов, каждый из которых в целом становится немного меньше по мере увеличения их количества. Таким образом, увеличивая количество этих различных членов, мы можем приближаться все ближе и ближе к математической точности, но никогда не достигнуть ее. Математик и астроном должны быть удовлетворены, когда они довели решение до такой степени, что пренебрегаемые величины полностью находятся за пределами возможностей наблюдения.

Математики работали над этой задачей в ее различных фазах почти два столетия, и время от времени вносились многие улучшения в деталях, но общего метода, применимого ко всем случаям, разработано не было. Один план используется при рассмотрении движения Луны, другой — для внутренних планет, третий — для Юпитера и Сатурна, четвертый — для малых планет и так далее. В этих обстоятельствах вас не удивит, что наши таблицы небесных движений в целом не соответствуют по точности современному состоянию практической астрономии. В мире нет ни органа, ни учреждения, в чьи обязанности входило бы наблюдение за подготовкой формул, которые я описал. Работа по их вычислению была почти полностью оставлена на усмотрение отдельных математиков, чьи вкусы лежали в этом направлении и которые иногда посвящали большую часть своей жизни расчетам по одной единственной части работы. Ярким примером этого является последняя великая работа по движению Луны, работа Делоне из Парижа, которая потребовала около пятнадцати лет непрерывного тяжелого труда.

Ганзен из Германии, скончавшийся пять лет назад, посвятил почти всю свою жизнь исследованиям этого класса и разработке новых методов вычислений. Его таблицы Луны — это те, что используются сейчас для предсказания положений Луны во всех эфемеридах мира.

Единственная успешная попытка подготовить систематические таблицы для всех крупных планет — это работа, завершенная Леверье незадолго до его смерти; но он использовал лишь малую часть имевшегося в его распоряжении материала и не применял современные методы, ограничившись полностью теми, что были изобретены его соотечественниками около начала нынешнего столетия. Для него Якоби и Ганзен жили напрасно.

Большая трудность, которая окружает этот предмет, проистекает из того факта, что одни лишь математические процессы не дадут нам положения планеты, поскольку для каждой планеты существует семь неизвестных величин, которые должны быть определены наблюдениями. Планета, например, может двигаться по любому эллипсу, имеющему Солнце в одном из фокусов, и невозможно сказать, что это за эллипс, кроме как из наблюдений. Среднее движение планеты, или ее период обращения, может быть определено только долгой серией наблюдений, причем большая точность достигается тем дольше, чем дольше продолжаются наблюдения. До времени Брэдли, который начал работу в Гринвичской обсерватории около 1750 года, наблюдения были настолько далеки от точности, что сейчас они не приносят никакой пользы, за исключением редких случаев. Даже наблюдения Брэдли во многих случаях гораздо менее точны, чем те, что делаются сейчас. В результате у нас до сих пор не было достаточно обширной серии наблюдений, чтобы сформировать полностью удовлетворительную теорию небесных движений.

Как следствие нескольких трудностей и недостатков, когда в 1849 году было начато вычисление наших эфемерид, не существовало таблиц, которые можно было бы считать действительно удовлетворительными в использовании. В «Британском морском альманахе» положения Луны были получены из таблиц Бюркгардта, опубликованных в 1812 году. Вы поймете, что в таком случае никакие наблюдения, сделанные после выпуска таблиц, не используются; положение Луны на любой день, час и минуту Гринвичского времени, среднего времени, было в точности тем, что Бюркгардт вычислил почти полвека назад. Из таблиц для крупных планет последними были таблицы Бувара, опубликованные в 1812 году, в то время как положения Венеры были взяты из таблиц, опубликованных Лиденау в 1810 году. Конечно, такие таблицы не обладали астрономической точностью. В то время для Луны были составлены совершенно новые таблицы на основе результатов, полученных профессором Эйри при его редукции Гринвичских наблюдений Луны с 1750 по 1830 год. Они были составлены под руководством профессора Пирса и представляли положения Луны с гораздо большей точностью, чем старые таблицы Бюркгардта. Для крупных планет к старым таблицам применялись поправки, чтобы они лучше представляли наблюдения, прежде чем были составлены новые. Однако эти поправки не оказались удовлетворительными, так как не были основаны на достаточно тщательных исследованиях. Действительно, операция исправления таблиц по наблюдениям, подобно тому как мы исправляли бы счисление пути корабля, является временной мерой, результат которой всегда должен быть несколько неопределенным, и она имеет тенденцию разрушать то единство, которое является существенным элементом астрономических эфемерид, предназначенных для постоянного использования в будущем. Результат их введения, хотя, несомненно, является улучшением по сравнению со старыми таблицами, оказался не таким, как хотелось бы. Общее отсутствие единства в таблицах, использовавшихся до сих пор, таково, что я могу только изложить то, что было сделано, упоминая каждую планету в отдельности.

Для Меркурия новые таблицы были составлены профессором Уинлоком по формулам, опубликованным Леверье в 1846 году. Эти таблицы, однако, отклонялись от истинного движения планеты из-за движения перигелия Меркурия, впоследствии обнаруженного самим Леверье. Сейчас они гораздо менее точны, чем новые таблицы, опубликованные Леверье десять лет спустя.

Для Венеры новые таблицы были составлены мистером Хиллом в 1872 году. Они точнее всех остальных, так как основаны на более поздних данных, чем таблицы Леверье, и поэтому удовлетворительны в том, что касается точности предсказания.

Положения Марса, Юпитера и Сатурна по-прежнему вычисляются по старым таблицам с некоторыми необходимыми поправками, чтобы они лучше представляли наблюдения.

Положения Урана и Нептуна получены из новых таблиц, которые, вероятно, будут достаточно точными в течение некоторого времени.

Для Луны таблицы Пирса использовались по 1882 год включительно. Начиная с эфемерид на 1883 год, введены таблицы Ганзена с поправками к средней долготе, основанными на двух веках наблюдений.

При столь большом отсутствии единообразия и при отсутствии существующих таблиц, которые имели бы какой-либо иной элемент единства, кроме того, что они являются работой одних и тех же авторов, крайне желательно, чтобы мы могли вычислять астрономические эфемериды из единого, единообразного и согласованного набора астрономических данных. Я надеюсь в течение нескольких лет сделать это возможным.

Когда наши эфемериды только начинали составляться, поправки, внесенные в существующие таблицы, делали их более точными, чем любые другие. С тех пор введение в иностранные эфемериды улучшенных таблиц Леверье сделало их в целом несколько более точными, чем наши собственные. Однако в одном направлении наши эфемериды впредь будут далеко впереди всех остальных. Я имею в виду положения неподвижных звезд. Эта часть имеет для нас особое значение из-за того, в какой степени наше правительство занято определением положений на этом континенте, и особенно на наших западных территориях. Хотя положения звезд определяются гораздо легче, чем положения планет, обсуждение положений звезд находилось в почти таком же отсталом состоянии, как и планетных положений. Ошибки старых наблюдателей просочились и продолжались через два поколения астрономов. Была предпринята систематическая попытка исправить положения звезд от всех систематических ошибок такого рода, и работа по подготовке каталога звезд, который был бы полностью приспособлен для определения времени и долготы как в стационарной обсерватории, так и в полевых условиях, сейчас приближается к завершению. Каталог не может быть достаточно полным, чтобы давать положения звезд для определения широты с помощью зенит-телескопа, потому что для такой цели необходимо гораздо большее количество звезд, чем может быть включено в эфемериды.

Из того, что я сказал, видно, что астрономические таблицы в целом не удовлетворяют научному условию полного представления наблюдений с последней степенью точности. Мало кто, я думаю, имеет представление о том, насколько несистематически выполнялась работа такого рода до сих пор. До самого последнего времени таблицы, которыми мы обладали, были работой одного человека здесь, другого там, а третьего еще где-то, каждый из которых использовал разные методы и разные данные. Результатом этого является то, что среди них нет ничего единообразного и систематического, и что они имеют самый разный диапазон точности. Это, несомненно, отчасти связано с тем, что составление таких таблиц, основанных на массе наблюдений, сделанных до сих пор, совершенно не под силу одному человеку. Что нужно, так это ряд людей с разной степенью способностей, все сотрудничающие по единой системе, чтобы получить единообразный результат, подобно астрономам в большой обсерватории. Гринвичская обсерватория представляет собой пример совместной работы такого класса, длящейся более века. Но она никогда не расширяла свою деятельность далеко за пределы области наблюдений, редукции и сравнения с существующими таблицами. Она время от времени ясно показывает ошибки таблиц, используемых в «Британском морском альманахе», но не делает ничего большего, за исключением случайных исследований, в плане предоставления новых таблиц. Исключением является великая работа по теории движения Луны, которой сейчас занят профессор Эйри.

Следует понимать, что в астрономических таблицах желательны несколько отдельных условий, которые еще не выполнены; одно из них заключается в том, что каждый набор таблиц должен быть основан на абсолютно согласованных данных, например, чтобы массы планет были одинаковыми повсюду. Другое требование состоит в том, чтобы эти данные были как можно ближе к истине, насколько астрономические данные могут их определить. Третье заключается в том, что результаты должны быть верны в теории. То есть, согласуются они с наблюдениями или нет, они должны быть такими, которые математически вытекают из принятых данных.

Таблицы, полностью отвечающие этим условиям, — это все еще дело будущего. Еще предстоит увидеть, можно ли обеспечить такое сотрудничество, которое необходимо для их создания, при каком-либо устройстве вообще.

XIV

ДОЛГ МИРА ПЕРЕД АСТРОНОМИЕЙ

Астрономия более тесно связана, чем любая другая наука, с историей человечества. В то время как химия, физика и, можно сказать, все науки, относящиеся к земным вещам, сравнительно современны, мы обнаруживаем, что созерцательные люди занимались изучением небесных движений еще до начала достоверной истории. Древнейшие мореплаватели, о которых мы знаем, должны были знать, что Земля круглая. Этот факт был, безусловно, понятен древним грекам и египтянам так же хорошо, как и в наши дни. Правда, они не знали, что Земля вращается вокруг своей оси, а думали, что небеса и все, что в них есть, совершают ежедневное обращение вокруг нашего шара, который, следовательно, был центром Вселенной. Именно по Киносуре, или созвездию Малой Медведицы, моряки направляли свои корабли до открытия морского компаса. Таким образом, мы видим как практическую, так и созерцательную сторону астрономии на протяжении всей истории. Мир обязан этой науке двумя долгами: один — за ее практическое применение, а другой — за идеи, которые она дала нам о необъятности творения.

Практическое применение астрономии бывает двух видов: одно относится к географии, другое — к временам, сезонам и хронологии. Каждый навигатор, который долго плывет вне видимости земли, должен быть немного астрономом. Его компас говорит ему, где восток, запад, север и юг, но он не дает ему никакой информации о том, где на широком океане он может находиться или куда его могут нести течения. Даже с самыми быстрыми современными пароходами небезопасно доверять компасу при пересечении Атлантики. Несколько лет назад пароход «Сити оф Вашингтон» отправился в свой обычный рейс из Ливерпуля в Нью-Йорк. По редкой неудаче погода была штормовой или облачной в течение всего перехода, так что капитан не мог увидеть Солнце и поэтому должен был полагаться на свой компас и лаг, первый из которых говорил ему, в каком направлении он шел, а второй — с какой скоростью он двигался каждый час. Результатом стало то, что корабль сел на мель у побережья Новой Шотландии, когда капитан думал, что приближается к Нантакету.

Не только навигатор, но и геодезист в западных дебрях должен полагаться на астрономические наблюдения, чтобы узнать свое точное положение на поверхности Земли или широту и долготу лагеря, который он занимает. Он может это сделать, потому что Земля круглая, и направление отвеса не совсем одинаково в любых двух местах. Давайте предположим, что Земля стоит на месте, так что она совсем не вращается вокруг своей оси. Тогда мы всегда видели бы звезды в покое, и звезда, которая находилась бы в зените любого места, скажем, фермерского дома в Нью-Йорке, в любое время, была бы там каждую ночь и каждый час года. Теперь зенит — это просто точка, из которой, кажется, падает отвес. Лягте на землю; повесьте отвес над головой, прицельтесь по линии одним глазом, и направление взгляда будет зенитом вашего места. Предположим, Земля неподвижна, и определенная звезда находится в вашем зените. Тогда, если вы отправитесь в другое место в миле отсюда, направление отвеса будет немного другим. Изменение было бы, действительно, очень малым, настолько малым, что вы не смогли бы обнаружить его, прицеливаясь с помощью отвеса. Но у астрономов и геодезистов есть гораздо более точные инструменты, чем отвес и глаз, инструменты, с помощью которых отклонение, которое невооруженный глаз не смог бы обнаружить, можно увидеть и измерить. Вместо отвеса они используют спиртовой уровень или чашу с ртутью. Поверхность ртути точно горизонтальна и, следовательно, перпендикулярна истинному направлению отвеса или силе тяжести. Поэтому ее направление немного отличается в двух разных местах на поверхности, и изменение можно измерить по его влиянию на кажущееся направление звезды, видимой при отражении от поверхности.

Правда, значительное расстояние на поверхности Земли будет казаться очень малым по своему влиянию на положение звезды. Предположим, что на небе были две звезды, одна в зените места, где вы сейчас стоите, а другая в зените места в миле отсюда. Для лучшего глаза, невооруженного телескопом, эти две звезды выглядели бы как одна. Но пусть два места будут на расстоянии пяти миль друг от друга, и глаз мог бы увидеть, что их две. Хороший телескоп мог бы различить две звезды, соответствующие местам, находящимся на расстоянии не более ста футов друг от друга. Самые точные измерения могут определять расстояния в диапазоне от тридцати до шестидесяти футов. Если бы искусный астроном-наблюдатель установил телескоп на вашем участке и определил свою широту по наблюдениям в течение двух или трех вечеров, а затем вы попытались бы обмануть его, переставив инструмент в другую точку на сто футов севернее или южнее, он обнаружил бы, что что-то не так, за одну ночь работы.

За последние три года было обнаружено покачивание земной оси, которое происходит в пределах круга радиусом тридцать футов и диаметром шестьдесят футов. Его влияние было замечено в астрономических наблюдениях много лет назад, но изменение, которое оно производило, было настолько малым, что люди не могли понять, в чем дело. Точная природа и величина этого покачивания — работа точной астрономии настоящего времени.

Мы не можем измерять расстояния через океаны от острова к острову. До недавнего времени мы даже не измеряли расстояние через континент, от Нью-Йорка до Сан-Франциско, самым точным способом. Без астрономии мы не знали бы ничего о расстоянии между Нью-Йорком и Ливерпулем, кроме как по времени, которое требовалось пароходам, чтобы его пройти, — мере, которая была бы весьма неопределенной. Но с помощью астрономических наблюдений и атлантических кабелей расстояние найдено с точностью до нескольких сотен ярдов. Без астрономии мы едва ли смогли бы составить точную карту Соединенных Штатов, кроме как при огромных затратах труда и средств, и даже тогда мы не могли бы быть уверены в ее правильности. Но поскольку практический астроном способен определить свою широту и долготу с точностью до пятидесяти ярдов, положения основных точек во всех крупных городах страны известны и могут быть нанесены на карты.

Мир всегда должен был зависеть от астрономии во всем, что касается знаний о временах и сезонах. Изменения Луны дали нам первый месяц, а год завершает свой цикл, когда Земля движется по своей орбите. Результаты астрономических наблюдений для нас сжаты в альманахи, которые сейчас используются повсеместно настолько, что мы никогда не задумываемся об их астрономическом происхождении. Но в древние времена у людей не было альманахов, и они узнавали время года или количество дней в году, наблюдая время, когда Сириус или какая-либо другая яркая звезда восходила или заходила вместе с Солнцем или исчезала из виду в лучах Солнца. В Александрии, в Египте, продолжительность года определялась еще точнее путем наблюдения, когда Солнце восходило точно на востоке и заходило точно на западе, — дата, которая фиксировала равноденствие для них, как и для нас. Более семнадцати сотен лет назад Птолемей, великий автор «Альмагеста», установил продолжительность года с точностью до нескольких минут. Он знал, что она немного меньше 365 1/2 дней. Даты событий в древней истории очень сильно зависят от хронологических циклов астрономии. Затмения Солнца и Луны иногда фиксировали дату великих событий, и мы узнаем отношение древних календарей к нашему собственному через движения Земли и Луны и можем, таким образом, измерять годы для событий в древней истории по той же шкале, по которой мы измеряем наши собственные.

В наши дни работа практического астронома используется в нашей повседневной жизни по всей стране еще одним способом. Наши предки должны были регулировать свои часы по солнечным часам или, возможно, по отметке в углу дома, которая показывала, куда падает тень от дома в полдень. Очень грубым был этот метод; и он был ненадежным по другой причине. Между двумя полуднями по Солнцу не всегда проходит ровно двадцать четыре часа. Иногда в течение двух или трех месяцев Солнце будет делать полдень все раньше и раньше каждый день; а в течение нескольких других месяцев — все позже и позже каждый день. Результат заключается в том, что если часы идеально отрегулированы, Солнце будет иногда на четверть часа отставать от них, а иногда почти на столько же опережать. Любая попытка держать часы в согласии с этим меняющимся Солнцем была тщетной, и поэтому время дня всегда было неопределенным.

Теперь, однако, в некоторых из главных обсерваторий страны каждую ясную ночь проводятся астрономические наблюдения с единственной целью — регулировать астрономические часы с величайшей точностью. Каждый день в полдень по телеграфу посылается сигнал в различные части страны, так что все операторы и железнодорожники, которые слышат этот сигнал, могут установить свои часы на полдень с точностью до двух или трех секунд. Люди, живущие рядом с железнодорожными станциями, могут таким образом получать время от них, и так точное время распространяется в каждое домашнее хозяйство страны, которое находится хоть сколько-нибудь близко к железнодорожной станции, без необходимости следить за Солнцем. Таким образом, повышается точность времени на всех наших железных дорогах, достигается повышенная безопасность и экономится много времени для каждого. Если бы мы оценили денежную стоимость одной только этой экономии, мы, несомненно, обнаружили бы, что она больше, чем все, что стоит нам изучение астрономии.

Поэтому следует признать, что в целом астрономия — это наука, имеющая более практическое применение, чем можно было бы предположить на первый взгляд. Для легкомысленного человека звезды кажутся имеющими очень мало отношения к его повседневной жизни; они могли бы навсегда быть скрыты от глаз, и ему от этого не стало бы хуже. Он удивляется, какая цель может быть у людей, посвящающих себя изучению движений или явлений небес. Но чем больше он вникает в предмет и чем шире круг, который охватывают его исследования, тем больше он будет впечатлен великой практической полезностью науки о небесах. И все же я думаю, что было бы серьезной ошибкой сказать, что величайший долг мира перед астрономией обязан ее полезности в геодезии, навигации и хронологии. Чем просвещеннее человек, тем больше он будет чувствовать, что то, что делает его разум тем, что он есть, и дает ему идеи о себе и творении, которыми он обладает, важнее того, что приносит ему богатство. Поэтому я считаю, что величайший долг мира перед астрономией заключается в том, что она научила нас, какая великая вещь — творение, и какая ничтожная часть работы Творца — эта Земля, на которой мы живем, и все, что на ней находится. То, что пространство бесконечно, что куда бы мы ни пошли, есть еще дальше, должно было быть принято как факт всеми людьми, которые думали об этом предмете с тех пор, как люди вообще начали думать. Но очень любопытно, как трудно даже астрономам было поверить, что творение настолько велико, насколько мы теперь знаем. У греков их боги были на Олимпе или не очень далеко над ним, который был своего рода подножием небес. Иногда они пытались угадать, как далеко, вероятно, было от небесного свода до Земли, и у них был миф о том, сколько времени потребовалось Вулкану, чтобы упасть. Птолемей знал, что Луна находится на расстоянии около тридцати диаметров Земли от нас, и он знал, что Солнце во много раз дальше, чем Луна; он думал, что примерно в двадцать раз дальше, но не мог быть уверен. Мы знаем, что оно почти в четыреста раз дальше.

Когда Коперник выдвинул теорию о том, что Земля движется вокруг Солнца, а не Солнце вокруг Земли, он смог зафиксировать относительные расстояния нескольких планет и таким образом составить карту Солнечной системы. Но он ничего не знал о масштабе этой карты. Он знал, например, что Венера находится на расстоянии чуть более двух третей расстояния Земли от Солнца, и что Марс находится примерно в полтора раза дальше, чем Земля, Юпитер примерно в пять раз, а Сатурн примерно в десять раз; но он ничего не знал о расстоянии любой из них от Солнца. У него была карта, все верно, но он не мог дать никакого масштаба в милях или каких-либо других измерений на ней. Астрономы, которые пришли ему на смену, обнаружили, что расстояние было гораздо больше, чем предполагалось ранее; что оно было, по сути, для них неизмеримо велико, и это все, что они могли сказать о нем.

Доказательства, которые привел Коперник в пользу того, что Земля вращается вокруг Солнца, были настолько сильными, что никто не мог в них усомниться. И все же существовала трудность в принятии теории, которая казалась непреодолимой. Если Земля действительно двигалась по такой огромной орбите, как должна была, то звезды казались бы движущимися в противоположном направлении, точно так же, как если бы вы были в поезде, который отцепляет вагоны один за другим, по мере того как поезд движется взад и вперед, вы видите его движение в противоположном движении каждого объекта вокруг вас. Если бы тогда Земля на одной стороне своей орбиты находилась точно между двумя звездами, то, когда она переместилась бы на другую сторону своей орбиты, она не находилась бы на линии между ними, но каждая звезда казалась бы движущейся в противоположном направлении.

На протяжении веков астрономы делали самые точные наблюдения, на которые были способны, не сумев обнаружить никакого такого кажущегося движения среди звезд. Здесь была тайна, которую они не могли решить. Либо система Коперника была все-таки неверна, и Земля не двигалась по орбите, либо звезды находились на таких огромных расстояниях, что вся неизмеримая орбита Земли — лишь точка в сравнении. Философы не могли поверить, что Творец будет тратить пространство впустую, позволяя невообразимым пространствам, которые, казалось, лежали между нашей системой и неподвижными звездами, оставаться неиспользованными, и поэтому думали, что в теории движения Земли должно быть что-то не так.

Только когда девятнадцатый век был уже в полном разгаре, самые искусные наблюдатели своего времени, Бессель и Струве, имея в своем распоряжении самые совершенные инструменты, которые наука могла тогда создать, обнаружили реальность параллакса звезд и показали, что ближайшее из этих тел, которое они смогли найти, находится более чем в 400 000 раз дальше, чем 93 000 000 миль, отделяющие Землю от Солнца. За полвека и более, прошедшие с момента этого открытия, астрономы были заняты тем, что промеряли небесные глубины. Ближайшая звезда, которую они смогли найти, находится на расстоянии около 280 000 расстояний до Солнца. Еще дюжина или два десятка находятся в пределах 1 000 000 таких расстояний. За пределами этого все непостижимо никаким лотом, известным человеку.

Результаты этих астрономических измерений ошеломляющи за пределами воображения. Никакое простое изложение в цифрах не передает никакого представления об этом. Почти все более яркие звезды, как известно, летят через пространство со скоростями, которые обычно варьируются от десяти до сорока или пятидесяти миль в секунду, некоторые медленнее, а некоторые быстрее, даже до ста или двухсот миль в секунду. Такая скорость перенесла бы нас через Атлантику, пока мы читали бы два или три из этих предложений. Эти движения происходят: некоторые в одном направлении, некоторые в другом. Некоторые из звезд движутся почти прямо на нас. Если бы они достигли нас и прошли через нашу Солнечную систему, результат был бы разрушительным для нашей Земли, а возможно, и для нашего Солнца.

Находимся ли мы в какой-либо опасности? Нет, потому что, как бы безумно они ни летели, будь то десять, двадцать или сто миль в секунду, должны пройти многие миллионы лет, прежде чем они достигнут нас, так что нам не нужно беспокоиться по этому поводу. Вероятно, никто из них не летит прямо на нас; их курс отклоняется всего на волосок от нашей системы, но этот волосок — настолько большая величина, что когда пройдут миллионы лет, их курс будет лежать с той или иной стороны от нашей системы, и они не причинят вреда нашей планете; точно так же, как пуля, выпущенная в насекомое на расстоянии мили, почти наверняка пролетит мимо него в ту или иную сторону.

Наши производители инструментов создали телескопы все более и более мощные, и с их помощью общее число видимых звезд доведено до миллионов, скажем, возможно, до пятидесяти или ста миллионов. Насколько мы знаем, каждая из этих звезд может иметь планеты, подобные нашей, вращающиеся вокруг нее, и эти планеты могут быть населены существами, равными нам. Предполагать, что наш шар — единственный, так населенный, — это нечто настолько маловероятное, что никто не мог бы этого ожидать. Было бы очень приятно узнать что-нибудь о людях, которые могут населять эти тела, но мы должны дождаться нашего перехода в другую сферу, прежде чем сможем узнать что-либо по этому предмету. Тем временем мы приобрели то, что ценнее золота или серебра; мы узнали, что творение превосходит все наши представления, и наши идеи о его Авторе соответственно расширились.

XV

АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ДРУЖБА

Есть немного людей, с которыми я хотел бы поговорить так же спокойно, как с отцом Хеллем. Я знал более важных и более интересных людей, но ничье знакомство не доставило мне более безмятежного удовлетворения или не наполнило меня в большей мере чувством, которое я достаточно откровенно назову самодовольством. Узы, которые связывают нас, своеобразны. Когда я называю его своим другом, я не имею в виду, что мы когда-либо были закадычными друзьями. Но если мы в симпатии, что значит, что он умер задолго до моего рождения, что он жил в одном веке, а я в другом? Такие различия в поколениях мало значат в братстве астрономии, работа членов которой настолько простирается через все времена, что можно было бы легко забыть, что он принадлежит к одному веку или к другому.

Отец Хелль был астрономом. Не спрашивайте, был ли он очень великим, ибо в нашей науке у нас нет непогрешимого мерила, которым мы испытываем людей и измеряем их рост. Он был любителем науки и неутомимым тружеником, и он делал все, что было в его силах, чтобы продвинуть наши знания о звездах. Пусть этого будет достаточно. Я люблю представлять, что в какой-то другой сфере, либо внутри этой нашей Вселенной, либо за ее пределами, все, кто успешно делал это, могут когда-нибудь собраться и обменяться приветствиями. Если это произойдет, найдется несколько человек — Гиппарх и Птолемей, Коперник и Ньютон, Галилей и Гершель, — которые будут окружены восхищенными толпами. Но у этих людей будет такое же теплое рукопожатие и такое же доброе слово для самого скромного из своих последователей, который просто открыл комету или составил каталог туманности, как и для более блестящих своих собратьев.

Мой друг писал буквы S. J. после своего имени. Это указывало бы на то, что у него были взгляды и вкусы, которые в некоторых пунктах были очень отличны от моих собственных. Но такие различия не проводят разделительной линии в братстве астрономии. Мои показания ничего бы не стоили, если бы меня вызвали в качестве свидетеля обвинения по делу против ордена, к которому принадлежал мой друг. Запись была бы очень короткой: Депонент заявляет, что он в разное время знал разных членов указанного ордена; и что они были любителями здравого учения, преданными открытию и распространению знаний; и далее депонент не заявляет.

Если верно, что неблагочестивый астроном — безумец, то отец Хелль был самым здравомыслящим из людей. В его дневнике мы находим записи вроде этих: «Benedicente Deo, я наблюдал сегодня Солнце на меридиане.... Deo quoque benedicente, я сегодня получил соответствующие высоты верхнего края Солнца». Как он сохранял простоту своей веры в истинном духе современного исследователя, показано его действиями во время знаменательного путешествия вдоль побережья Норвегии, о котором я сейчас расскажу. Он и его группа были пассажирами на норвежском судне. В течение двенадцати дней подряд их носило по морю встречными штормами, им грозило кораблекрушение на каменистых утесах, и, наконец, они были вынуждены укрыться в маленькой бухте вместе с другим кораблем, следовавшим в том же направлении, чтобы ждать лучшей погоды.

Отец Хелль был достаточно философом, чтобы понимать: необычные события не происходят без причины. Возможно, он переждал бы неделю шторма, даже не подумав о том, чтобы выяснить причину столь скверной погоды. Но когда он обнаружил, что подходит к концу вторая неделя, а солнце так и не показалось и ветер не стих, он убедился, что что-то не так. И он принялся за дело в духе современного врача, который при внезапной вспышке брюшного тифа осматривает колодцы и исследует их воду под микроскопом, чтобы найти микробы, которые должны где-то скрываться. Он огляделся и начал осторожно расспрашивать, в каком злодеянии повинны капитан и экипаж, раз навлекли на себя такое наказание. Успех вскоре вознаградил его усилия. Король Дании издал указ, согласно которому рыба и жир могли продаваться вдоль побережья только постоянными торговцами этими товарами. А на борту судна находились контрабандная рыба и ворвань, предназначенные для продажи в нарушение этого закона.

Астроном принял немедленные и энергичные меры для обеспечения общественной безопасности. Он созвал экипаж, увещевал их о грехе, о страданиях, которые они навлекают на себя, и о необходимости вернуться к своим семьям. Он убеждал их выбросить рыбу за борт как единственную меру для обеспечения их безопасности. По доброте душевной он даже предложил оплатить стоимость выброшенного груза, как только судно прибудет в Тронхейм.

Но потомки викингов были людьми глупыми и невежественными — «educatione sua et professione homines crassissimi» — и не желали проглотить столь великодушно предложенное лекарство. Они заявили, что, поскольку купили рыбу у русских, их действия вполне законны. Что же касается оплаты за то, чтобы выбросить рыбу за борт, то они требовали наличные вперед, иначе они этого не сделают.

После дальнейших безрезультатных переговоров отец Хелль решил избежать опасности, переведя свою группу на другое судно. Едва они успели отдалиться от нечестивого экипажа, как Небеса начали благоволить их поступку — «factum comprobare Deus ipse videtur» — облака рассеялись, шторм перестал бушевать, и они совершили свое путешествие в Копенгаген под солнечным небом. С сожалением должен сказать, что повествование умалчивает о том, какой силы шторм впоследствии обрушился на homines crassissimi с покинутого судна.

Более века отец Хелль был хорошо известной фигурой в истории астрономии. Однако его слава была не того рода, какой следовало бы наслаждаться Королевскому астроному Австрии, которым он являлся. Немаловажным элементом его известности было подозрение в том, что он является «паршивой овцой» в астрономическом стаде. Он попал под это подозрение, занявшись трудным и достойным предприятием. 3 июня 1769 года произошло событие, которое поколениями ожидалось с величайшим интересом всем астрономическим миром. Это было прохождение Венеры по диску Солнца. Наши читатели, несомненно, знают, что в то время такое прохождение предоставляло самый точный из известных методов определения расстояния от Земли до Солнца. Для достижения этой цели группы были отправлены в самые отдаленные части земного шара, не только на большие расстояния по долготе, но и как можно ближе к двум полюсам Земли. Одним из наиболее благоприятных и важных регионов для наблюдений была Лапландия, и король Дании, которому тогда принадлежала эта страна, проявил интерес к отправке туда группы. После тщательного изучения вопроса он выбрал отца Хелля, главу Венской обсерватории, хорошо известного как редактор и издатель ежегодных эфемерид, в которых предсказывались движения и аспекты небесных тел. Астроном принял миссию и предпринял довольно опасное по тем временам путешествие. Его станция находилась в Вардё, в районе Нордкапа. Что делало ее наиболее выгодной для этой цели, так это расположение на несколько градусов севернее Полярного круга, благодаря чему в день прохождения солнце не заходило. Прохождение началось, когда до полуночного кульминационного момента солнца оставалось еще два или три часа, и закончилось почти через столько же времени после него. Группа состояла из самого Хелля, его друга и соратника отца Шайновича, некоего господина Боргревинга, о котором история, насколько мне известно, больше ничего не говорит, и скромного человека, который в записях не получает иного обозначения, кроме «Familias». Это подразумевает, как мы можем предположить, что он ставил палатку и варил кофе. Если он не делал ничего, кроме этого, мы могли бы обойти его молчанием. Но мы узнаем, что в день прохождения он стоял у часов и отсчитывал важнейшие секунды, пока шли наблюдения.

Группе благоприятствовала безоблачная погода, и они провели необходимые наблюдения с полным успехом. Они вернулись в Копенгаген, и там отец Хелль остался, чтобы отредактировать и опубликовать свою работу. Астрономы, естественно, стремились получить результаты и проявили некоторое нетерпение, когда стало известно, что Хелль отказывается объявлять их, пока они не будут сведены воедино и напечатаны в надлежащем виде под эгидой его королевского покровителя. Пока ждали, распространился слух, что он задерживает работу, пока не получит результаты наблюдений, сделанных в других местах, чтобы «подправить» свои собственные и подогнать их под остальные. Один зашел так далеко, что выразил подозрение, будто Хелль вообще не видел прохождения из-за облаков и что то, что он собирается опубликовать, — чистой воды фальсификация. Но его книга вышла через несколько месяцев в таком хорошем виде, что это подозрение было явно беспочвенным. Тем не менее опасения, что наблюдения не являются подлинными, не были полностью развеяны, и результаты, полученные из них, вследствие этого подвергались некоторым сомнениям. Сам Хелль считал выпады против своей честности слишком презренными, чтобы заслуживать серьезного ответа. Говорят, что он писал кому-то, предлагая показать свой журнал без вставок или исправлений, но не похоже, чтобы для этого утверждения были веские основания. Что представляет некоторый интерес, так это то, что он опубликовал определение параллакса Солнца, основанное на сравнении его собственных наблюдений с наблюдениями, сделанными на других станциях. Результат составил 8,70". Тогда и долгое время спустя предполагалось, что фактическое значение параллакса составляет около 8,50", и отклонение результата Хелля от этого значения считалось усиливающим сомнения в правильности его работы. Интересно узнать, что, согласно самым последним исследованиям, искомое число должно находиться между 8,75" и 8,80", так что в действительности вычисления Хелля оказались ближе к истине, чем те, что были общепринятыми в течение столетия после его работы.

Так обстояло дело в течение шестидесяти лет после прохождения и целого поколения после того, как отец Хелль отошел в мир иной. Около 1830 года было обнаружено, что оригинальный журнал его путешествия, содержащий записи его работы, сделанные впервые на станции, все еще хранится в Венской обсерватории. Литтров, тогдашний астроном в Вене, провел критический анализ этой записи, чтобы определить, не подвергалась ли она изменениям. Его выводы были опубликованы в небольшой книге, содержащей расшифровку журнала, факсимиле наиболее важных записей и очень критическое описание предполагаемых изменений, внесенных в них. Он сообщил, по сути, что оригинальная запись была настолько изменена, что невозможно решить, являются ли опубликованные наблюдения подлинными или нет. Жизненно важные цифры, те, что указывали время, когда Венера вступила на диск Солнца, были стерты и переписаны более черными чернилами. Это вполне могло быть сделано после возвращения группы в Копенгаген. Дело против наблюдателя казалось настолько хорошо обоснованным, что профессора астрономии преподавали своим слушателям урок о ценности правдивости, рассказывая им, как отец Хелль уничтожил то, что могло бы быть очень хорошими наблюдениями, пытаясь сделать их лучше, чем они были на самом деле.

В 1883 году я посетил Вену с целью осмотреть большой телескоп, который только что был установлен в обсерватории Граббом из Дублина. Погода была настолько неблагоприятной, что пришлось остаться на две недели в ожидании возможности увидеть звезды. Однажды вечером я посетил театр, чтобы посмотреть, как Эдвин Бут во время своего знаменитого турне по континенту играет «Короля Лира» перед аплодирующими венцами. Но вечерние развлечения нельзя использовать, чтобы убить время днем. Среди работ, которые я запланировал, было переобсуждение всех наблюдений, сделанных во время прохождений Венеры в 1761 и 1769 годах, в свете современных открытий. Как я уже отмечал, наблюдения Хелля были одними из самых важных, если только они были подлинными. Поэтому во время моих почти ежедневных визитов в обсерваторию я попросил разрешения директора изучить рукопись Хелля, которая хранилась в библиотеке учреждения. Разрешение было охотно дано, и несколько дней я корпел над рукописью. В научных исследованиях очень часто бывает, что тема, которая кажется очень неперспективной при первом рассмотрении, может оказаться все более и более интересной по мере того, как в нее углубляешься. Так было и здесь. Некоторое время не было никакой возможности решить вопрос, является ли запись подлинной. Но каждый раз, когда я смотрел на нее, открывался какой-то новый момент. Я сравнил страницы с опубликованным описанием Литтрова и был поражен кажущимся отсутствием точности, особенно когда он говорил о чернилах, которыми была сделана запись. Ластики, несомненно, были неизвестны в те времена — по крайней мере, у нашего астронома их не было в экспедиции — поэтому, когда он обнаруживал, что написал не то слово, он просто стирал это место, возможно, пальцем, и писал то, что хотел сказать. В таком случае Литтров описывал дело как стертое и написанное заново. Когда чернила свободно текли из гусиного пера, они были немного темными. Тогда Литтров говорил, что использовались другие чернила, вероятно, после того, как он вернулся из своего путешествия. С другой стороны, был очень странный случай, когда имелась последующая вставка чернилами совершенно другого оттенка, о чем Литтров ничего не сказал. Это показалось настолько любопытным, что я записал в своих заметках следующее:

«То, что Литтров, выстраивая свои доказательства подделки Хелля, не остановился на очевидной разнице между этими чернилами и теми, которыми были сделаны исправления, заставляет меня подозревать дефект в его цветовосприятии».

Чем больше я изучал описание и рукопись, тем сильнее становилось это впечатление. Тогда мне пришло в голову поинтересоваться, не могло ли так быть на самом деле. Поэтому я спросил директора Вайса, известно ли что-нибудь о нормальном характере способности Литтрова различать цвета. Его ответ был быстрым и решительным. «О да, Литтров был дальтоником по красному цвету. Он не мог отличить цвет Альдебарана от самой белой звезды». Никаких дальнейших исследований не потребовалось. Полвека астрономический мир основывал свое впечатление на невинном, но ошибочном свидетельстве дальтоника — относительно оттенков чернил в рукописи.

Несомненно, не раз случалось, что когда близкий друг внезапно и неожиданно уходил из жизни, читатель горячо желал, чтобы можно было прошептать хотя бы одно слово признательности через темную бездну. И поэтому я с тех пор чувствовал, что очень хотел бы рассказать отцу Хеллю историю моей работы в Вене в 1883 году.

XVI

ЭВОЛЮЦИЯ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЯ

[Сноска: Президентская речь на открытии Международного конгресса искусств и наук, Сент-Луисская выставка, 21 сентября 1904 г.]

Глядя на собрание, собравшееся в этом зале, включающее так много имен широчайшей известности в каждой отрасли знаний — мы могли бы почти сказать, в каждой области человеческих усилий — первый вопрос, который напрашивается, должен касаться цели нашей встречи. Ответ заключается в том, что наша цель соответствует значимости собрания. Мы стремимся ни к чему иному, как к обзору сферы знаний, настолько всеобъемлющему, насколько позволяют ограничения времени и пространства. Организаторы нашего конгресса оказали мне честь, поручив представить такой предварительный взгляд на его область, который мог бы прояснить дух нашего начинания.

Определенные тенденции, характерные для науки нашего дня, ясно указывают направление наших мыслей, наиболее подходящее для этого случая. Среди сильнейших из них — тенденция придавать большее значение вопросам начал вещей и рассматривать знание законов развития любого объекта изучения как необходимое для понимания его нынешней формы. Можно признать, что принцип, заложенный здесь, применим в широкой области перед нами так же, как и в специальном исследовании свойств мельчайшего организма. Поэтому кажется уместным, чтобы мы начали с вопроса о том, какая сила привела к замечательному развитию науки, свидетелем которого является сегодняшний мир. Этот взгляд признан в плане наших заседаний путем предоставления для каждого великого департамента знаний обзора его прогресса в течение столетия, прошедшего со времени великого события, ознаменованного сценами вне этого зала. Но такие обзоры не составляют того общего обзора науки в целом, который необходим для развития нашей темы и который должен включать действие причин, возникших задолго до нашего времени. Движение, которое завершилось тем, что сделало девятнадцатый век навсегда памятным в истории, является результатом длинного ряда причин, действующих на протяжении многих веков, которые заслуживают особого внимания в таком случае, как этот. Излагая их, мы должны избегать акцентирования внимания на тех видимых проявлениях, которые, поражая глаз каждого наблюдателя, не рискуют остаться незамеченными, и искать скорее те силы, чья деятельность лежит в основе всей видимой сцены, но которые могут быть стерты из виду самим блеском результатов, к которым они привели. Легко обратить внимание на удивительные качества дуба; но именно по этой причине может потребоваться указать, что настоящее чудо скрыто в желуде, из которого он вырос.

Наше исследование логического порядка причин, которые сделали нашу цивилизацию тем, чем она является сегодня, будет облегчено напоминанием о некоторых элементарных соображениях — идеях настолько знакомых, что их изложение может показаться цитированием свода прописных истин — и все же настолько часто упускаемых из виду, не только индивидуально, но и в их отношении друг к другу, что вывод, к которому они ведут, может быть потерян из виду. Одно из этих положений заключается в том, что психические, а не материальные причины являются теми, которые мы должны рассматривать как фундаментальные в управлении развитием социального организма. Человеческий интеллект является действительно активным агентом в каждой отрасли усилий — primum mobile цивилизации — и все те материальные проявления, на которые так часто направлено наше внимание, должны рассматриваться как вторичные по отношению к этому первому агенту. Если верно, что «в мире нет ничего великого, кроме человека; в человеке нет ничего великого, кроме разума», то лейтмотивом нашего дискурса должно быть признание этой первой и величайшей из сил.

Другой хорошо известный факт заключается в том, что те применения сил природы для содействия человеческому благополучию, которые сделали наш век тем, чем он является, имеют настолько сравнительно недавнее происхождение, что нам нужно вернуться всего на одно столетие назад, чтобы предшествовать их самым важным чертам, и едва ли более чем на четыре столетия, чтобы найти их начало. Отсюда следует, что предметом нашего исследования должно быть начало, не многие столетия назад, определенной новой формы интеллектуальной деятельности.

Получив эту точку зрения, нашим следующим вопросом будет природа этой деятельности и ее отношение к стадиям прогресса, которые предшествовали и следовали за ее началом. Поверхностный наблюдатель, который видит дуб, но забывает желудь, мог бы сказать нам, что особые качества, которые привели к таким великим результатам, — это экспертные научные знания и редкая изобретательность, направленные на применение сил пара и электричества. С этой точки зрения великие изобретатели и великие капитаны индустрии были первыми агентами в наступлении современной эры. Но более внимательный исследователь увидит, что работа этих людей была возможна только благодаря знанию законов природы, которое было получено людьми, чья работа имела приоритет перед их работой в логическом порядке, и что успех в изобретательстве измерялся полнотой такого знания. Отдавая должное великим изобретателям, давайте помнить, что первое место принадлежит великим исследователям, чьи мощные интеллекты открыли путь к секретам, ранее скрытым от людей. Пусть будет честью, а не упреком для этих людей то, что ими не двигала любовь к наживе и они не держали в поле зрения утилитарные цели в ходе своих исследований. Если кажется, что, пренебрегая такими целями, они оставляли невыполненной самую важную часть своей работы, давайте помнить, что Природа поворачивается запрещающим лицом к тем, кто ухаживает за ней с надеждой на выгоду, и откликается только на тех поклонников, чья любовь к ней чиста и незапятнанна. Мало того, что особый гений, требуемый от исследователя, не является тем, который обычно лучше всего приспособлен для применения открытий, которые он делает, но результатом того, что он имеет в виду низменные цели, было бы сужение поля его усилий и оказание подавляющего эффекта на его деятельность. У истинного человека науки нет в словаре такого выражения, как «полезное знание». Его домен так же широк, как сама природа, и он лучше всего выполняет свою миссию, когда оставляет другим задачу применения знаний, которые он дает миру.

Мы имеем здесь объяснение хорошо известного факта, что функции исследователя законов природы и изобретателя, который применяет эти законы для утилитарных целей, редко объединяются в одном лице. Если единственное заметное исключение, которое представляет прошлое столетие этому правилу, не является уникальным, нам, вероятно, пришлось бы вернуться к Уатту, чтобы найти другое.

С этой точки зрения ясно, что первичным агентом в движении, которое подняло человека на мастерскую позицию, которую он сейчас занимает, является научный исследователь. Именно его работа лишила чуму и эпидемии их ужасов, облегчила человеческие страдания, опоясала землю электрическим проводом, связала континент железной дорогой и сделала соседями самые отдаленные нации. Как первому агенту, который сделал возможной эту встречу его представителей, пусть его эволюция будет в этот день нашей достойной темой. Как мы прослеживаем эволюцию организма, изучая стадии его роста, так мы должны показать, как работа научного исследователя относится к безрезультатным усилиям его предшественников.

В наше время мы думаем о процессе развития в природе как о процессе, идущем непрерывно вперед через сочетание противоположных процессов эволюции и распада. Тенденция нашей мысли была направлена в сторону изгнания катаклизмов в теологическое небытие и рассмотрения Природы как бессонного труженика, наделенного бесконечным терпением, ожидающего долгие века результатов. Я не оспариваю истинность принципа непрерывности, на котором основан этот взгляд. Но он не дает нам познать всю истину. Строительство корабля с того момента, как заложен его киль, до того, как он прокладывает свой путь через океан, — это медленный и постепенный процесс; однако существует катастрофическая эпоха, открывающая новую эру в его истории. Это момент, когда, пролежав месяцы или годы мертвой, инертной, неподвижной массой, он внезапно наделяется силой движения и, словно проникнутый жизнью, скользит в поток, стремясь начать карьеру, для которой был предназначен.

Я думаю, так же обстоит дело и в развитии человечества. Могут пройти долгие века, в течение которых раса, по всем внешним наблюдениям, кажется, не делает никакого реального прогресса. Могут быть сделаны дополнения к знаниям, и записи истории могут постоянно расти, но нет ничего в ее сфере мысли или в чертах ее жизни, что можно было бы назвать существенно новым. И все же Природа могла все это время медленно работать таким образом, который ускользает от нашего пристального взгляда, пока результат ее операций внезапно не появляется в новом и революционном движении, переносящем расу на более высокий уровень цивилизации.

Нетрудно указать на такие эпохи в человеческом прогрессе. Величайшая из всех, потому что она была первой, — это та, о которой мы не находим записей ни в письменной, ни в геологической истории. Это была эпоха, когда наши прародители впервые осознанно подумали о завтрашнем дне, впервые использовали грубое оружие, которое Природа поместила в их распоряжение, чтобы убить свою добычу, впервые развели огонь, чтобы согреть свои тела и приготовить пищу. Мне нравится представлять, что был какой-то один первый человек, Адам эволюции, который сделал все это и который использовал полученную таким образом силу, чтобы показать своим собратьям, как они могут извлечь выгоду из его примера. Когда члены племени или общины, которую он собрал вокруг себя, начали воспринимать жизнь как целое — включать вчера, сегодня и завтра в один и тот же ментальный охват — думать о том, как они могут применить дары Природы для своих собственных нужд — было начато движение, которое в конечном итоге должно было привести к цивилизации.

Долгими, действительно, должны были быть века, необходимые для развития этой грубейшей примитивной общины в цивилизацию, открытую нам самыми древними табличками Египта и Ассирии. После того как был развит разговорный язык и после того, как грубое представление идей с помощью видимых знаков, нарисованных так, чтобы напоминать их, долгое время практиковалось, какой-то Кадм должен был изобрести алфавит. Когда таким образом было введено использование письменного языка, слово команды перестало ограничиваться диапазоном человеческого голоса, и стало возможным для главных умов расширить свое влияние настолько, насколько могло быть доставлено письменное сообщение. Тогда общины собирались в провинции; провинции в королевства, королевства в великие империи древности. Тогда возникла стадия цивилизации, которую мы находим изображенной в самых древних записях — стадия, в которой люди управлялись законами, которые, возможно, были так же мудро приспособлены к их условиям, как наши законы к нашим — в которой явления природы грубо наблюдались, а поразительные события на земле или на небесах записывались в анналах нации.

Огромным был прогресс знаний в интервале между этими империями и столетием, в котором началась современная наука. И все же, если я прав, проводя различие между медленными и регулярными шагами прогресса, каждый из которых естественно вырастает из того, что предшествовало ему, и вступлением разума в какой-то довольно определенной эпохе в совершенно новую сферу деятельности, казалось бы, что в течение всего интервала была только одна такая эпоха. Это было тогда, когда началось абстрактное геометрическое рассуждение и астрономические наблюдения, стремящиеся к точности, были записаны, сопоставлены и обсуждены. Тесно связанным с этим должно было быть построение форм логики. Радикальное различие между доказательством теоремы геометрии и рассуждением повседневной жизни, которое массы людей должны были практиковать с самого начала и которое немногие даже сегодня когда-либо преодолевают, настолько очевидно с первого взгляда, что мне не нужно останавливаться на нем. Главная черта этого продвижения заключается в том, что, согласно одной из тех антиномий человеческого интеллекта, примеры которых не отсутствуют даже в наше время, развитие абстрактных идей предшествовало конкретному знанию природных явлений. Когда мы размышляем о том, что в геометрии Евклида наука о пространстве была доведена до такого логического совершенства, что даже сегодня ее учителя не согласны относительно практичности какого-либо значительного улучшения в ней, мы не можем избежать чувства, что очень небольшое изменение в направлении интеллектуальной деятельности греков привело бы к началу естествознания. Но казалось бы, что сама чистота и совершенство, к которым стремились в их системе геометрии, стояли на пути любого расширения или применения ее методов и духа к области природы. Один пример этого заслуживает внимания. В современном преподавании идея величины, порождаемой движением, свободно вводится. Линия описывается движущейся точкой; плоскость — движущейся линией; тело — движущейся плоскостью. На первый взгляд может показаться странным, что эта концепция не находит места в евклидовой системе. Но мы можем рассматривать это упущение как признак логической чистоты и строгости. Если бы реальные или предполагаемые преимущества введения движения в геометрические концепции были предложены Евклиду, мы можем предположить, что он ответил бы, что теоремы пространства независимы от времени; что идея движения обязательно подразумевает время и что, следовательно, воспользоваться ею означало бы ввести посторонний элемент в геометрию.

Вполне возможно, что презрение древних философов к практическому применению их науки, которое продолжалось в той или иной форме до нашего времени и которое не является совсем уж нездоровым, было мощным фактором в том же направлении. Результатом было то, что, сохраняя геометрию чистой от идей, которые не принадлежали ей, она не смогла сформировать то, что могло бы в противном случае стать основой физической науки. Ее основатели упустили открытие, что методы, подобные методам геометрического доказательства, могут быть распространены на другие и более широкие области, чем область пространства. Таким образом, не только развитие прикладной геометрии, но и сведение других концепций к строгой математической форме было на неопределенный срок отложено.

Существует, однако, одна наука, которая допускала немедленное применение теорем геометрии и которая не требовала применения экспериментального метода. Астрономия — это обязательно наука наблюдения в чистом виде, в которой эксперимент не может иметь места, кроме как в качестве вспомогательного средства. Смутные отчеты о поразительных небесных явлениях, переданные жрецами и астрологами древности, сменились во времена греков наблюдениями, имеющими, по крайней мере по форме, грубое приближение к точности, хотя и ничего похожего на ту степень точности, которой достиг бы астроном сегодня невооруженным глазом, пользуясь такими инструментами, какие он мог бы изготовить из инструментов, находившихся в распоряжении древних.

Грубые наблюдения, начатые вавилонянами, продолжались с постепенно улучшающимися инструментами — сначала греками, а затем арабами — но результаты не дали никакого понимания истинного отношения Земли к небесам. Что было наиболее примечательным в этой неудаче, так это то, что для того, чтобы сделать первый шаг вперед, который привел бы к успеху, не требовалось ничего большего, чем курс абстрактного мышления, значительно более легкого, чем тот, который требовался для решения проблем геометрии. То, что пространство бесконечно, — это невыраженная аксиома, молчаливо предполагаемая Евклидом и его преемниками. Сочетая это с самым элементарным рассмотрением свойств треугольника, можно было бы увидеть, что тело любого заданного размера может быть помещено на таком расстоянии в пространстве, что будет казаться нам точкой. Следовательно, тело размером с нашу Землю, которая была известна как шар со времен, когда древние финикийцы плавали по Средиземному морю, если бы оно было помещено на небесах на достаточном расстоянии, выглядело бы как звезда. Очевидный вывод, что звезды могут быть телами, подобными нашему земному шару, светящими либо собственным светом, либо светом солнца, был бы первым шагом к пониманию истинной системы мира.

Существуют исторические свидетельства того, что это дедуктивное заключение не полностью ускользнуло от греческих мыслителей. Правда, критически настроенный студент не придаст большого веса распространенному убеждению, что смутная теория Пифагора — о том, что огонь находится в центре всего — подразумевает концепцию гелиоцентрической теории солнечной системы. Но свидетельство Архимеда, как бы запутанно оно ни было по форме, не оставляет серьезных сомнений в том, что Аристарх Самосский не только выдвинул взгляд, что Земля вращается как вокруг своей оси, так и вокруг Солнца, но и что он правильно устранил великий камень преткновения на пути этой теории, добавив, что расстояние до неподвижных звезд бесконечно больше размеров земной орбиты. Даже мир философии был еще не готов к этой концепции, и, вместо того чтобы увидеть разумность объяснения, мы находим Птолемея, аргументирующего против вращения Земли на основаниях, которые тщательные наблюдения явлений вокруг него показали бы как необоснованные.

Физическая наука, если мы можем применить этот термин к несогласованному своду фактов, успешно культивировалась с самых ранних времен. Что-то должно было быть известно о свойствах металлов, и искусство извлечения их из руд должно было практиковаться со времен, когда впервые начали чеканить монеты и медали. Свойства самых распространенных соединений были открыты алхимиками в их тщетном поиске философского камня, но никакой реальный прогресс, достойный этого имени, не вознаградил практиков черной магии.

Возможно, первым приближением к правильному методу был метод Архимеда, который путем долгих размышлений разработал закон рычага, пришел к концепции центра тяжести и продемонстрировал первые принципы гидростатики. Примечательно, что он не распространил свои исследования на явления движения, будь то спонтанные или вызванные силой. Стационарное состояние человеческого интеллекта наиболее поразительно иллюстрируется тем фактом, что до времен Леонардо не было сделано существенного продвижения в его открытии. Чтобы суммировать в одном предложении наиболее характерную черту древней и средневековой науки, мы видим заметный контраст между точностью мысли, подразумеваемой в построении и доказательстве геометрических теорем, и смутным, неопределенным характером идей о природных явлениях в целом, контраст, который не исчез, пока не начали закладываться основы современной науки.

Мы упустили бы самый существенный момент различия между средневековым и современным обучением, если бы рассматривали его главным образом как различие либо в точности, либо в объеме знаний. Развитие обоих этих качеств было бы при любых обстоятельствах медленным и постепенным, но верным. Мы едва ли можем предположить, что какое-либо одно поколение или даже какое-либо одно столетие увидело бы полную замену неточных идей точными. Медленность роста так же неизбежна в случае знаний, как и в случае растущего организма. Самый существенный момент различия — один из тех, казалось бы, незначительных, важность которых мы слишком склонны упускать из виду. Это было похоже на каплю крови не в том месте, которая, как кто-то сказал нам, составляет всю разницу между философом и маньяком. Это была вся разница между живым деревом и мертвым, между инертной массой и растущим организмом. Переход знаний от мертвой формы к живой должен в любом полном обзоре предмета рассматриваться как действительно великое событие современности. До этого события интеллект был скован схоластикой, которая рассматривала знание как округлое целое, части которого были записаны в книгах и хранились в умах ученых людей. Студента с самого начала его работы учили смотреть на авторитет как на фундамент его убеждений. Чем старше авторитет, тем больший вес он имел. Настолько эффективным было это обучение, что, кажется, никогда не приходило в голову отдельным людям, что они имели все возможности, которыми когда-либо пользовался Аристотель для открытия истины, с добавленным преимуществом всех его знаний для начала. Как ни развита была формальная логика, отсутствовала та практическая логика, которая могла бы увидеть, что последнее из ряда авторитетов, каждый из которых покоился на тех, что предшествовали ему, никогда не могло сформировать более надежный фундамент для какого-либо учения, чем тот, который был предоставлен его первоначальным автором.

Результатом такого взгляда на знание было то, что, хотя в течение пятнадцати столетий после смерти геометра из Сиракуз были основаны великие университеты, в которых поколения профессоров излагали все знания своего времени, ни профессор, ни студент никогда не подозревали, какие скрытые возможности добра были скрыты в самых знакомых операциях Природы. Каждый чувствовал дуновение ветра, видел кипение воды и слышал раскаты грома, но никогда не думал об исследовании сил, действующих здесь. До середины пятнадцатого века самый острый наблюдатель едва ли мог увидеть рассвет новой эры.

Ввиду такого положения вещей это должно рассматриваться как один из самых замечательных фактов в эволюционной истории, что четыре или пять человек, чья ментальная конституция была либо типичной для нового порядка вещей, либо которые были мощными агентами в его осуществлении, все родились в течение пятнадцатого века, четверо из них, по крайней мере, настолько почти в одно и то же время, что были современниками.

Леонардо да Винчи, чей художественный гений очаровывал последующие поколения, был также первым практическим инженером своего времени и первым человеком после Архимеда, сделавшим существенный шаг вперед в развитии законов движения. То, что мир не был готов использовать его научные открытия, не умаляет значения, которое должно придаваться периоду его рождения.

Вскоре после него родился великий мореплаватель, чей смелый дух должен был открыть новый мир, тем самым придав коммерческому предприятию тот импульс, который был столь мощным агентом в совершении революции в мыслях людей.

За рождением Колумба вскоре последовало рождение Коперника, первого после Аристарха, продемонстрировавшего истинную систему мира. В нем больше, чем в любом из его современников, мы видим борьбу между старыми формами мысли и новыми. Кажется почти трогательным и, безусловно, весьма показательным для общего взгляда на знание, принятого в то время, что вместо того, чтобы претендовать на признание за выявление великих истин, ранее неизвестных, он предпринял кропотливую попытку показать, что, в конце концов, в его системе не было ничего действительно нового, которая, как он утверждал, берет начало от Пифагора и Филолая. В этой связи любопытно, что он не упоминает Аристарха, который, я думаю, будет рассматриваться консервативными историками как его единственный доказанный предшественник. Влиянию старых идей на его ум мы должны приписать тот факт, что при построении своей системы он приложил большие усилия, чтобы внести как можно меньше изменений в древние концепции.

Лютер, величайший из всех возбудителей мысли, практически того же поколения, что и Коперник, Леонардо и Колумб, выступает не как научный исследователь, а как великий освободитель цепей, которые настолько сковали интеллект людей, что они не осмеливались думать иначе, чем думали авторитеты.

Почти современным приходу этих интеллектов было изобретение книгопечатания с подвижным шрифтом. Гутенберг родился в течение первого десятилетия века, а его соратники и другие, которым приписывают изобретение, — не многие годы спустя. Если мы примем принцип, на котором я основываю свой аргумент, что при выявлении источников нашего прогресса мы должны отвести первое место рождению тех психических агентов, которые направили людей на новые пути мысли, то, безусловно, пятнадцатый век был удивительным столетием.

Давайте не будем забывать, что, распределяя родившихся тогда деятелей по их местам, мы не рассказываем историю, а изучаем особую фазу эволюции. Для нас не имеет значения, что ни один университет не пригласил Леонардо в свои залы и что его наука ценилась современниками только как дополнение к искусству инженерии. Великий факт остается в том, что он был первым из человечества, кто предложил законы движения. Не за что-либо в доктринах Лютера он находит место в нашей схеме. Неважно для нас, были ли они здравыми или нет. Что он сделал для эволюции научного исследователя, так это показал своим примером, что человек может подвергнуть сомнению самый устоявшийся и самый почтенный авторитет и все же жить — все же сохранить свою интеллектуальную целостность — все же добиться того, чтобы его услышали нации и их правители. Неважно для нас, знал ли Колумб когда-либо, что он открыл новый континент. Его работа заключалась в том, чтобы научить, что ни гидра, ни химера, ни бездна — ни божественное предписание, ни адская махинация — не стояли на пути людей, посещающих каждую часть земного шара, и что проблема покорения мира сводилась к парусам и такелажу, корпусу и компасу. Лучшая часть Коперника заключалась в том, чтобы направить человека к точке зрения, откуда он должен был увидеть, что небеса состоят из того же вещества, что и Земля. Все это сделано, желудь был посажен, из которого должен был вырасти дуб нашей цивилизации. Безумная погоня за золотом, последовавшая за открытием Колумба, вопросы, которые поглощали внимание ученых, негодование, вызванное кажущимися причудами Парацельса, страх и трепет, что странная доктрина Коперника может подорвать веру столетий, — все это было помощью прорастанию семени — стимулами к мысли, которые побуждали ее исследовать новые поля, открытые для ее занятия. Это дано, все, что последовало с тех пор, вышло в регулярном порядке развития и должно быть здесь рассмотрено только в тех фазах, которые имеют особое отношение к цели нашей настоящей встречи.

Так медлен был рост поначалу, что шестнадцатый век едва ли мог признать инаугурацию новой эры. Торричелли и Бенедетти были третьим поколением после Леонардо, а Галилей, первый, кто сделал существенный шаг вперед по сравнению с его теорией, родился более чем через столетие после него. Только два или три человека появлялись в поколении, которые, работая в одиночку, могли добиться реального прогресса в открытиях, и даже они могли сделать немногое в заквашивании умов своих соплеменников новыми идеями.

До середины семнадцатого века отсутствовал агент, который, как показывает весь опыт с того времени, необходим для наиболее продуктивной интеллектуальной деятельности. Это было трение подобных умов, делающих предложения друг другу, критикующих, сравнивающих и рассуждающих. Этот элемент был введен организацией Королевского общества Лондона и Академии наук Парижа.

Члены этих двух органов кажутся изобретательными юношами, внезапно брошенными в новый мир интересных объектов, цели и отношения которых они должны были открыть. Новизна ситуации поразительно показана в вопросах, которые занимали умы начинающих исследователей. Одним естественным результатом британского морского предприятия было то, что стремления членов Королевского общества не ограничивались каким-либо континентом или полушарием. Запросы были отправлены в Батавию, чтобы узнать, «есть ли на Суматре холм, который горит постоянно, и фонтан, который источает чистый бальзам». Астрономическая точность, с которой, казалось, возможно, что физиологические операции могут продолжаться, была проявлена запросом, могут ли индейцы так подготовить одурманивающую траву дурман, что «они заставляют ее лежать несколько дней, месяцев, лет, в зависимости от того, как они захотят, в теле человека, не причиняя ему никакого вреда, и в конце убить его, не пропустив ни часа времени». Относительно этого континента одним из запросов было, есть ли в Мексике дерево, которое дает воду, вино, уксус, молоко, мед, воск, нитки и иглы.

Среди проблем, стоявших перед Парижской академией наук, проблемы физиологии и биологии занимали видное место. Дистилляция соединений практиковалась давно, и тот факт, что более спиртовые элементы определенных веществ таким образом отделялись, естественно привел к вопросу, нельзя ли обнаружить существенные эссенции жизни таким же образом. Чтобы все могли участвовать в экспериментах, они проводились на открытом заседании академии, тем самым защищая от опасности того, что кто-либо из членов получит для своего исключительного личного пользования возможный эликсир жизни. Широкий спектр животного и растительного мира, включая кошек, собак и птиц различных видов, был таким образом проанализирован. Практика вскрытия была введена в широком масштабе. Вскрытие трупа слона заняло несколько сессий и было настолько интересным, что сам монарх был зрителем.

К той же эпохе, что и формирование и первая работа этих двух органов, относится изобретение математического метода, который по своей важности для продвижения точной науки может быть поставлен в один ряд с изобретением алфавита в его отношении к прогрессу общества в целом. Использование алгебраических символов для представления величин имело свое происхождение до начала новой эры и постепенно выросло в высокоразвитую форму в течение первых двух столетий той эры. Но этот метод мог представлять величины только как фиксированные. Правда, эластичность, присущая использованию таких символов, позволяла применять их к любой и каждой величине; однако в любом одном применении величина рассматривалась как фиксированная и определенная. Но большинство величин природы находятся в состоянии постоянного изменения; действительно, поскольку всякое движение есть изменение, последнее является универсальной характеристикой всех явлений. Никакого серьезного продвижения нельзя было сделать в применении алгебраического языка к выражению физических явлений, пока он не мог быть расширен настолько, чтобы выражать изменение в величинах, так же как и сами величины. Это расширение, разработанное независимо Ньютоном и Лейбницем, может быть классифицировано как самое плодотворное из концепций в точной науке. С ним был открыт путь для беспрепятственного и постоянно ускоряющегося прогресса последних двух столетий.

Черта этого периода, которая имеет наиболее тесную связь с целью нашего собрания, — это кажущееся бесконечным подразделение знаний на специальности, многие из которых становятся настолько мелкими и настолько изолированными, что они, кажется, не представляют интереса ни для кого, кроме их немногих преследователей. К счастью, сама наука предоставила корректирующее средство для своей собственной тенденции в этом направлении. Внимательный мыслитель увидит, что в этих кажущихся расходящимися ветвях общие элементы и общие принципы проявляются все больше и больше. Существует растущее признание методов исследования и дедукции, которые являются общими для больших ветвей или для всей науки в целом. Мы все больше и больше признаем принцип, что прогресс в знаниях подразумевает их сведение к более точным формам и выражение их идей на языке, более или менее математическом. Проблема, стоявшая перед организаторами этого Конгресса, заключалась, следовательно, в том, чтобы собрать науки вместе и искать единство, которое, как мы верим, лежит в основе их бесконечного разнообразия.

Собрание такого органа, который сейчас заполняет этот зал, было едва ли возможно в любом предшествующем поколении и стало возможным сейчас только благодаря агентству самой науки. Оно отличается от всех предшествующих международных встреч универсальностью своего охвата, который стремится включить все знание. Оно также уникально тем, что в качестве членов искались только лидеры. Оно уникально тем, что так много земель делегировали свои лучшие интеллекты для выполнения его работы. Они приходят из страны, которой наша республика обязана третью своей территории, включая землю, на которой мы стоим; из земли, которая научила нас, что самая ученая преданность языкам и обучению монастырского прошлого совместима с лидерством в практическом применении современной науки к искусствам жизни; с острова, чей язык и литература нашли новое поле и энергичный рост в этом регионе; из последнего места священной Римской империи; из страны, которая, помня монарха, который сделал астрономическое наблюдение в Гринвичской обсерватории, возвела науку на одно из самых высоких мест в своем правительстве; с полуострова, настолько ученого, что мы пригласили одного из его ученых приехать и рассказать нам о нашем собственном языке; из земли, которая дала жизнь Леонардо, Галилею, Торричелли, Колумбу, Вольте — какой массив бессмертных имен! — из маленькой республики славной истории, которая, выращивая людей, суровых, как ее вечные снежные пики, была тем не менее местом научных исследований со дня Бернулли; из земли, чьи героические жители не колебались использовать сам океан, чтобы защитить ее от захватчиков, и которая теперь заставляет нас удивляться количеству эрудиции, сжатой в ее маленькой области; из нации через Тихий океан, которая, за полвека беспримерного прогресса в искусствах жизни, внесла важный вклад в эволюционную науку путем демонстрации ложности теории, что самые древние расы обречены оставаться в арьергарде продвигающегося века — одним словом, из каждого великого центра интеллектуальной деятельности на земном шаре я вижу перед собой выдающихся представителей того мира — прогресса в знаниях, который мы собрались праздновать. Можем ли мы не надеяться с уверенностью, что дискуссии такого собрания окажутся беременными будущим для науки, которое затмит даже ее блестящее прошлое.

Господа и ученые все! Вы не посещаете наши берега, чтобы найти великие коллекции, в которых столетия человечества выразили на холсте и в мраморе свои надежды, страхи и стремления. Вы также не ожидаете институтов и зданий, поседевших от возраста. Но когда вы чувствуете энергию, скрытую в свежем воздухе этих обширных прерий, которая собрала продукты человеческого гения, которыми мы здесь окружены, и, я могу добавить, собрала нас вместе; когда вы изучаете институты, которые мы основали для блага не только нашего собственного народа, но и человечества в целом; когда вы встречаете людей, которые за короткий промежуток в одно столетие превратили эту долину из дикой пустыни в то, чем она является сегодня — тогда вы можете найти компенсацию за отсутствие прошлого, подобного вашему, видя пророческим оком будущую мировую державу, местом которой будет этот регион. Если таков будет результат институтов, которые мы сейчас строим, то пусть ваш нынешний визит будет благословением как для вашего, так и для нашего потомства, делая эту силу благом для всего человечества. Ваши обсуждения помогут продемонстрировать нам и миру в целом, что правление закона должно вытеснить правление грубой силы в отношениях наций, точно так же, как оно вытеснило его в отношениях индивидов. Вы поможете показать, что война, которую наука сейчас ведет против источников болезней, боли и страданий, предлагает еще более благородное поле для проявления героических качеств, чем может предложить поле битвы. Мы надеемся, что когда после вашего слишком мимолетного пребывания среди нас вы вернетесь к своим берегам, вы долго будете чувствовать влияние нового воздуха, которым вы дышали, в приливе повышенной энергии в преследовании ваших разнообразных трудов. И если таким образом будет дан новый импульс великому интеллектуальному движению прошлого столетия, результатом которого станет не только содействие объединению знаний, но и расширение его поля через новые комбинации усилий со стороны его приверженцев, проектировщики, организаторы и сторонники этого Конгресса искусств и наук будут оправданы в своих трудах.

XVII

ЭВОЛЮЦИЯ АСТРОНОМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ

[Сноска: Речь на открытии обсерватории Флауэр, Пенсильванский университет, 12 мая 1897 г. — Science, 21 мая 1897 г.]

Собравшись здесь, чтобы посвятить новое учреждение развитию наших знаний о небесах, я счел, что подходящей и интересной темой могли бы стать современные и будущие проблемы астрономии. Однако при дальнейшем размышлении мне показалось, что, помимо сложности изложения этих проблем на столь торжественном мероприятии, такая формулировка темы не в полной мере выразила бы ту идею, которую я хочу донести. Так называемые проблемы астрономии не являются разрозненными и независимыми, а скорее представляют собой части одной великой проблемы — расширения наших знаний о Вселенной во всей ее полноте. Нелегко также созерцать здание астрономической науки в его нынешнем виде, не думая о прошлом, равно как о настоящем и будущем. Дело в том, что наши знания о Вселенной развивались путем медленной и постепенной эволюции, начавшейся на очень раннем этапе человеческой истории и, как мы надеемся, обреченной продолжаться без остановки, пока существует цивилизация. Астроном каждой эпохи строил на фундаменте, заложенном его предшественниками, и его работа всегда формировала и должна формировать базу, на которой будут строить его преемники. Современный астроном может оглянуться на Гиппарха и Птолемея как на древнейших предков, о которых он имеет достоверные сведения. Он может проследить свою научную преемственность из поколения в поколение, через периоды арабской и средневековой науки, через Коперника, Кеплера, Ньютона, Лапласа и Гершеля, вплоть до наших дней. Эволюция астрономических знаний, в целом медленная и постепенная, мало привлекающая внимание общественности, тем не менее была отмечена двумя катаклизмами. Один из них виден в великой концепции Коперника о том, что эта Земля, на которой мы живем, не является шаром, неподвижно закрепленным в центре Вселенной, а представляет собой лишь одно из множества тел, вращающихся вокруг своих осей и одновременно движущихся вокруг Солнца как центра. Мне всегда казалось, что истинное значение гелиоцентрической системы заключается в величии этой концепции, а не в самом факте открытия. В истории астрономии нет фигуры, которая могла бы более заслуженно претендовать на восхищение человечества во все времена, чем Коперник. Едва ли какая-либо великая работа была столь исключительно делом одного человека, как гелиоцентрическая система — делом скромного мудреца из Фрауэнбурга. Нельзя найти более яркого контраста между взглядами на научные исследования, принятыми в его время и в наше, чем тот, который дает факт, что вместо того, чтобы приписывать себе заслуги за свой великий труд, он счел необходимым извиниться за него и, насколько это было возможно, приписать свои идеи древним.

Полтора столетия спустя после Коперника последовал второй великий шаг, сделанный Ньютоном. Это было не что иное, как доказательство того, что кажущиеся сложными и необъяснимыми движения небесных тел являются лишь частными случаями того же вида движения, управляемого теми же силами, которые мы видим вокруг себя всякий раз, когда камень брошен рукой или яблоко падает на землю. Зная истинные движения небес и законы, которые ими управляют, человек получил ключ, с помощью которого он мог начать открывать тайны Вселенной.

Когда Гюйгенс в 1656 году опубликовал свой «Systema Saturnium», где он впервые изложил тайну колец Сатурна, которые почти полвека приводили в замешательство телескопических наблюдателей, он предпослал этому замечание, что многие, даже среди ученых, могут осудить его за то, что он посвящает так много времени и внимания вопросам, далеким от Земли, в то время как ему следовало бы изучать предметы, более важные для человечества. Несмотря на то, что изобретатель маятниковых часов был, пожалуй, последним астрономом, которого можно было обвинить в пренебрежении земными делами, он счел необходимым выступить с обстоятельной защитой своего курса на изучение небес. Теперь, однако, чем дальше объекты в пространстве — я почти готов добавить, чем дальше события во времени, — тем больше они привлекают внимание астронома, если только он может надеяться получить о них достоверные знания. И не потому, что он больше интересуется вещами далекими, чем близкими, а потому, что так он может более полно охватить в рамках своей работы начало и конец, границы всех вещей, и, таким образом, косвенно, более полно постичь все, что они включают. С его точки зрения,

«Все — лишь части одного грандиозного целого, чье тело — Природа, а душа — Бог».

Другие изучают Природу и ее планы в том виде, в каком мы видим их развивающимися на поверхности этой маленькой планеты, которую мы населяем; астроном же стремится познать план, по которому устроена вся Вселенная. Великолепная концепция Коперника для него — лишь введение в еще более великолепную концепцию бесконечного пространства, содержащего совокупность тел, которую мы называем видимой Вселенной. Как далеко простирается эта Вселенная? Каковы расстояния и расположение звезд? Составляет ли Вселенная систему? Если да, можем ли мы постичь план, по которому сформирована эта система, ее начало и конец? Имеет ли она границы, за пределами которых не существует ничего, кроме черных и беззвездных глубин самой бесконечности? Или звезды, которые мы видим, — это просто те члены бесконечной совокупности, которые оказались ближе всего к нашей системе? На несколько подобных вопросов мы, возможно, начинаем отвечать; но могут пройти сотни, тысячи, а может быть, даже миллионы лет, прежде чем мы достигнем полного решения. И все же астроном рассматривает их не как кантовские антиномии, неразрешимые по своей природе, а как вопросы, на которые он может с надеждой ожидать хотя бы частичного ответа.

Проблема расстояний до звезд представляет особый интерес в связи с системой Коперника. Величайшее возражение против этой системы, которое должно было быть более ясно видно самим астрономам, чем кому-либо другому, заключалось в отсутствии какого-либо видимого параллакса звезд. Если Земля совершала такой неизмеримый круг вокруг Солнца, как утверждал Коперник, то по мере того, как она перемещалась из стороны в сторону по своей орбите, звезды за пределами Солнечной системы должны были казаться совершающими соответствующее движение в другом направлении и, таким образом, раскачиваться туда и обратно по мере движения Земли в том и другом направлении. Тот факт, что ни малейшего колебания такого рода не наблюдалось, со времен Птолемея был основой, на которой покоилось учение о неподвижности Земли. Эта трудность не была преодолена ни Коперником, ни его ближайшими преемниками. Идея о том, что Природа не будет расточать пространство, позволяя неизмеримым его участкам оставаться неиспользованными, по-видимому, была той, от которой средневековые мыслители не могли полностью отказаться. Соображение о том, что в такой экономии нет нужды, поскольку запас пространства бесконечен, могло теоретически признаваться, но практически не ощущалось. Дело в том, что, какой бы великолепной ни была концепция Коперника, она меркла перед концепцией расстояний от звезды до звезды, столь огромных, что вся орбита Земли была лишь точкой в сравнении с ними.

Показателем того, насколько остро ощущалась возникшая трудность, служит название книги, опубликованной датским астрономом Хорребоу около двух столетий назад. Этот прилежный наблюдатель, один из первых, кто использовал инструмент, напоминающий наш современный меридианный транзитный инструмент, решил проверить, сможет ли он найти параллакс звезд, наблюдая интервалы, через которые пара звезд в противоположных четвертях неба пересекала его меридиан в противоположные времена года. Когда, как он полагал, он добился успеха, он опубликовал свои наблюдения и выводы под названием «Copernicus Triumphans» («Коперник торжествующий»). Но увы! Острая критика его преемников показала, что то, что он принял за колебание звезд от сезона к сезону, возникло из-за минутного изменения хода его часов, вызванного различными температурами, которым они подвергались в течение дня и ночи. Измерение расстояния даже до ближайших звезд ускользало от астрономических исследований, пока в начале нынешнего столетия не появились Бессель и Струве.

На некоторые аспекты проблемы протяженности Вселенной свет проливается даже сейчас. Постепенно накапливаются доказательства, указывающие на вероятность того, что последовательные порядки все более и более мелких звезд, которые открывает наша постоянно возрастающая телескопическая мощь, расположены не на все больших и больших расстояниях, а что мы фактически видим границу нашей Вселенной. Это указание придает особый интерес различным вопросам, вытекающим из движений звезд. Вполне возможно, что проблема этих движений станет великой проблемой будущего астронома. Уже сейчас она наводит на мысли и вопросы самого далеко идущего характера.

Я редко испытывал более восхитительное чувство покоя, чем когда во время летних месяцев, пересекая океан, я искал место, где мог бы лежать в одиночестве на палубе, смотреть на созвездия с Лирой вблизи зенита и, слушая лязг двигателя, пытаться вычислить сотни миллионов лет, которые потребовались бы нашему кораблю, чтобы достичь звезды Альфа Лиры, если бы он мог продолжать свой курс в этом направлении, не останавливаясь. Это яркий пример того, как легко мы можем не осознавать наши знания, когда я говорю, что много раз думал о том, как восхитительно можно было бы провести те сто миллионов лет в путешествии к звезде Альфа Лиры, не задумываясь о том, что мы на самом деле совершаем это самое путешествие со скоростью, по сравнению с которой движение парохода действительно медленно. В течение каждого года, каждого часа, каждой минуты человеческой истории, с момента первого появления человека на Земле, с эпохи строителей пирамид, через времена Цезаря и Ганнибала, через период каждого события, которое фиксирует история, не только наша Земля, но и Солнце, и вся Солнечная система вместе с ним, мчатся к звезде, о которой я говорю, в путешествии, о котором мы не знаем ни начала, ни конца. В этот момент мы на тысячи миль ближе к Альфе Лиры, чем были несколько минут назад, когда я начал эту речь, и в каждый будущий момент, в течение неисчислимых тысяч лет, Земля и все, что на ней есть, будут ближе к Альфе Лиры, или ближе к тому месту, где сейчас находится эта звезда, на сотни миль за каждую прошедшую минуту времени. Когда мы туда доберемся? Вероятно, менее чем через миллион лет, возможно, через полмиллиона. Мы не можем сказать точно, но мы должны туда добраться, если законы природы и законы движения останутся такими, как они есть. Достичь звезд было, казалось бы, тщетным желанием древнего философа, но весь человеческий род в некотором смысле реализует это желание так быстро, как только может позволить скорость в десять миль в секунду.

Я обратил внимание на это движение, потому что в недалеком будущем оно может дать средства для приближения к решению уже упомянутой проблемы — проблемы протяженности Вселенной. Несмотря на успехи астрономов в течение нынешнего столетия в измерении параллакса ряда звезд, самые последние исследования показывают, что существует очень мало, возможно, едва ли больше двух десятков звезд, параллакс, а следовательно, и расстояние до которых были определены с какой-либо степенью достоверности. Многие параллаксы, определенные около середины девятнадцатого века, должны были исчезнуть перед лицом мощных проверок, примененных при измерениях с помощью гелиометра; другие были значительно уменьшены, а расстояния до звезд пропорционально увеличены. Что касается измерений, мы можем сказать о расстояниях до всех звезд, за исключением тех немногих, чьи параллаксы были определены, только то, что они неизмеримы. Радиус земной орбиты, линия длиной более девяноста миллионов миль, не только исчезает из поля зрения, прежде чем мы достигаем расстояния до основной массы звезд, но становится такой ничтожной точкой, что при увеличении мощными инструментами современности самые точные приборы не могут сделать ее измеримой. Здесь нам на помощь приходит солнечное движение. Это движение, благодаря которому, как я сказал, мы непрерывно переносимся через пространство, становится очевидным благодаря движению большинства звезд в противоположном направлении, точно так же, как, проезжая через страну по железной дороге, мы видим, как дома справа и слева остаются позади нас. Совершенно ясно, что кажущееся движение будет тем быстрее, чем ближе объект. Поэтому мы можем составить некоторое представление о расстоянии до звезд, когда знаем величину движения. Установлено, что в основной массе звезд шестой величины, самых маленьких, видимых невооруженным глазом, движение составляет около трех секунд в столетие. Поскольку мера, выраженная таким образом, не дает точного представления о величине тому, кто не практикуется в этом предмете, я бы сказал, что на небе для обычного глаза пара звезд будет казаться одиночной, если они не разделены расстоянием в 150 или 200 секунд. Давайте же представим, что мы смотрим на звезду шестой величины, которая находится в покое, в то время как нас проносят мимо нее со скоростью от шести до восьми миль в секунду, которую я описал. Отметим ее положение на небе, как мы видим его сегодня; затем пусть ее положение будет отмечено снова через пять тысяч лет. Хороший глаз едва сможет заметить, что отмечены две звезды вместо одной. Они будут настолько близки друг к другу, что невооруженным глазом нельзя будет заметить никакого отчетливого пространства между ними. Именно благодаря увеличительной силе телескопа, увеличивающего такие малые кажущиеся расстояния, это движение было определено за столь короткий период, как сто пятьдесят лет, в течение которых проводились точные наблюдения звезд.

Описанное движение было довольно хорошо определено для того, что, астрономически говоря, является более яркими звездами; то есть для тех, которые видны невооруженным глазом. Но как обстоит дело с миллионами слабых телескопических звезд, особенно тех, которые образуют облачные массы Млечного Пути? Расстояние до этих звезд, несомненно, больше, и кажущееся движение, следовательно, меньше. Точные наблюдения за такими звездами были начаты лишь недавно, так что у нас еще не было времени определить величину движения. Но, по-видимому, это окажется вполне измеримой величиной, и до того, как истечет двадцатый век, она будет определена для гораздо более мелких звезд, чем те, которые изучались до сих пор. Фотографическая карта всего неба в настоящее время составляется ассоциацией обсерваторий в некоторых ведущих странах мира. Я не могу сказать «во всех ведущих странах», потому что тогда нам пришлось бы исключить нашу собственную, которая, к сожалению, не приняла участия в этой работе. В конце двадцатого века мы можем ожидать, что работа будет повторена. Тогда, сравнив карты, мы увидим эффект солнечного движения и, возможно, получим новый свет на рассматриваемую проблему.

Тесно связана с проблемой протяженности Вселенной другая, которая кажется нам неразрешимой, потому что она сталкивает нас лицом к лицу с самой бесконечностью. Мы достаточно знакомы с вечностью, или, скажем, с миллионами или сотнями миллионов лет, которые, как говорят нам геологи, должны были пройти, пока земная кора принимала свою нынешнюю форму, пока строились наши горы, уплотнялись наши породы и приходили и уходили последовательные порядки животных. Сотни миллионов лет — это действительно долгий срок, и все же, когда мы созерцаем изменения, которые, как предполагается, произошли за это время, мы не смотрим на саму вечность, которая скрыта от нашего взора, так сказать, бесконечной чередой изменений, знаменующих ход времени. Но в движениях звезд мы сталкиваемся лицом к лицу с вечностью и бесконечностью, не прикрытыми никакой завесой. Было бы смело говорить догматично о предмете, где источники бытия скрыты от смертных глаз так глубоко, как в глубинах Вселенной. Но, не провозглашая его абсолютной достоверности, следует сказать, что вывод кажется неизбежным: ряд звезд движется со скоростью такой, что притяжение всех тел Вселенной никогда не смогло бы их остановить. Один из таких случаев — Арктур, яркая красноватая звезда, знакомая человечеству со времен Иова и видимая вблизи зенита ясными вечерами в мае и июне. Еще один случай — звезда, известная в астрономической номенклатуре как 1830 Грумбридж, которая превосходит все остальные по своему угловому собственному движению, если смотреть с Земли. Мы естественно предположили бы, что она кажется движущейся так быстро, потому что она близка к нам. Но лучшие измерения ее параллакса, по-видимому, показывают, что она вряд ли может быть ближе, чем на расстоянии в два миллиона раз большем, чем расстояние от Земли до Солнца, хотя может быть и гораздо дальше. Принимая этот результат, ее скорость не может быть намного меньше двухсот миль в секунду и может быть гораздо больше. С такой скоростью она совершила бы оборот вокруг нашего земного шара за две минуты, и если бы она летела вокруг нас в наших широтах, мы бы видели, как она пролетает мимо нас несколько раз с тех пор, как я начал эту речь. Она совершила бы путешествие от Земли до Солнца за пять дней. Если она сейчас находится вблизи центра нашей Вселенной, она, вероятно, достигла бы ее пределов через миллион лет. Насколько нам известно, в природе нет силы, которая когда-либо привела бы ее в движение, и нет силы, которая могла бы когда-либо ее остановить. Какова же была история этой звезды, и если вокруг нее обращаются планеты, то каков опыт существ, которые могли жить на этих планетах в течение эпох, которые, как уверяют нас геологи и натуралисты, существует наша Земля? Был ли период, когда они видели ночью только черное и беззвездное небо? Было ли время, когда на этом небе начало постепенно появляться маленькое слабое пятно света? Росло ли это пятно света все больше и больше по мере того, как проходили миллион за миллионом лет? Заполнило ли оно наконец небеса и распалось ли на созвездия, как мы видим их сейчас? По мере того как пройдут еще миллионы лет, соберутся ли созвездия в противоположной четверти и постепенно уменьшатся до пятна света, пока звезда продолжает свой неотвратимый путь со скоростью двести миль в секунду через пустыню пространства, оставляя нашу Вселенную все дальше и дальше позади себя, пока она не затеряется вдали? Если концепции современной науки считать верными на все времена — момент, в отношении которого я признаюсь в большой доле скептицизма, — то на эти вопросы следует ответить утвердительно.

Проблемы, о которых я до сих пор говорил, — это проблемы того, что можно назвать старой астрономией. Если я применяю это название, то потому, что та ветвь науки, которой дал жизнь спектроскоп, часто называется новой астрономией. Обычно ожидается, что новая и энергичная форма научных исследований вытеснит ту, что покрыта сединой древности. Но я не готов признать, что это так в случае со старой астрономией, если мы можем называть ее старой. Она сегодня более беременна будущими открытиями, чем когда-либо, и она скорее склонна приветствовать спектроскоп как полезную служанку, которая может помочь ей на новых полях, чем уступить ему место. Насколько полезным он может стать, было недавно показано голландским астрономом, который обнаружил, что звезды, имеющие один тип спектра, принадлежат в основном Млечному Пути и находятся дальше от нас, чем другие.

В области новой астрономии, пожалуй, самая интересная работа связана с кометами. Следует признать, однако, что спектроскоп скорее увеличил, чем уменьшил тайну, которая в некоторых отношениях окружает строение этих тел. Старая астрономия удовлетворительно объяснила их появление, и мы могли бы также сказать — их происхождение и их конец, насколько вопросы происхождения могут входить в область науки. Теперь известно, что кометы не являются странниками через небесные пространства от звезды к звезде, а всегда должны были принадлежать нашей системе. Но их орбиты настолько вытянуты, что для одного оборота требуются тысячи, а то и сотни тысяч лет. Иногда, однако, комета, проходящая вблизи Юпитера, настолько очарована этой планетой, что в своих тщетных попытках следовать за ней теряет так много своей первоначальной скорости, что начинает обращаться вокруг Солнца с периодом в несколько лет и, таким образом, становится, по-видимому, новым членом нашей системы. Если орбита такой кометы, или, по сути, любой кометы, случайно пересекается с орбитой Земли, последняя при прохождении точки пересечения сталкивается с мелкими частицами, которые вызывают метеорный дождь.

Но все это не говорит нам многого о природе и составе кометы. Состоит ли она только из изолированных частиц, или есть твердое ядро, притяжение которого стремится удержать массу вместе? Никто пока не знает. Спектроскоп, если мы интерпретируем его показания обычным образом, говорит нам, что комета — это просто масса углеводородного пара, светящаяся собственным светом. Но в этой интерпретации должно быть что-то не так. То, что свет является отраженным солнечным светом, по-видимому, необходимо следует из повышенной яркости кометы по мере ее приближения к Солнцу и ее исчезновения по мере удаления.

Большое внимание в последнее время уделяется физическому строению планет и изменениям, которые могут претерпевать поверхности этих тел. В этом отделе исследований мы должны чувствовать удовлетворение энергией наших соотечественников, которые приступили к нему. Если бы я попытался даже упомянуть все результаты, полученные таким образом, я мог бы ступить на опасную почву, так как многие вопросы все еще остаются нерешенными. Хотя каждый астроном испытывал высочайшее восхищение энергией и энтузиазмом, проявленными мистером Персивалем Лоуэллом при основании обсерватории в регионах, где планеты можно изучать в наиболее благоприятных условиях, они не могут упускать из виду тот факт, что самые способные и опытные наблюдатели подвержены ошибкам, когда пытаются очертить особенности тела, находящегося в 50 000 000 или 100 000 000 миль от них, через такую возмущающую среду, как наша атмосфера. Даже по такому вопросу, как каналы Марса, все еще могут возникать сомнения. То, что существуют определенные отметины, которым Скиапарелли дал название каналов, мало кто будет оспаривать. Но можно поставить под вопрос, являются ли эти отметины тонкими, четкими, однородными линиями, найденными на карте Скиапарелли и изображенными в прекрасной книге Лоуэлла. Безусловно, любопытно, что Барнард на горе Гамильтон, с самым мощным инструментом и при самых благоприятных обстоятельствах, не видит эти отметины как каналы.

Я могу упомянуть среди проблем спектроскопа лишь элегантное и замечательное решение тайны, окружающей кольца Сатурна, которое было осуществлено Килером в Аллегейни. То, что эти кольца не могут быть твердыми, давно было выводом законов механики, но Килер первым показал, что они действительно состоят из отдельных частиц, поскольку внутренние части вращаются быстрее, чем внешние.

Вопрос об атмосфере Марса также получил важное продвижение благодаря работе Кэмпбелла на горе Гамильтон. Хотя не доказано, что у Марса нет атмосферы, ибо существование некоторой атмосферы вряд ли можно подвергнуть сомнению, все же астроном с горы Гамильтон, по-видимому, показал с большой убедительностью, что она настолько разрежена, что не производит никакого заметного поглощения солнечных лучей.

Я оставил важную тему для завершения. Она полностью принадлежит к старой астрономии, и я рад сказать, что эта обсерватория, как ожидается, будет особенно ею заниматься. Я имею в виду вопрос о вариации широт, то удивительное явление, которое едва ли подозревалось десять лет назад, но было выявлено наблюдениями в Германии в течение последних восьми лет и с таким блестящим успехом сведено к закону нашим собственным Чандлером. Северный полюс не является фиксированной точкой на поверхности Земли, а движется довольно нерегулярным образом. Правда, движение мало; круг диаметром шестьдесят футов будет включать полюс в его самом широком диапазоне. Это очень малое дело, насколько касаются интересов повседневной жизни; но оно очень важно для астронома. Это не просто движение полюса Земли, а колебание самой твердой Земли. Никто не знает, какие важные для нашей расы выводы могут еще последовать из изучения колоссальных сил, необходимых для производства даже этого легкого движения.

Директор этой новой обсерватории уже отличился в тонкой и трудной работе по исследованию этого движения, и я рад знать, что он продолжает работу здесь с одним из лучших инструментов, когда-либо использовавшихся для этой цели, великолепным продуктом американского механического гения. Я могу заверить вас, что астрономы всего мира будут с величайшим интересом следить за успехами профессора Дулиттла в той трудной задаче, которую он взял на себя.

Есть один вопрос, связанный с этими исследованиями Вселенной, которого я не коснулся и который, тем не менее, представляет трансцендентный интерес. Какая жизнь, духовная и интеллектуальная, существует в далеких мирах? Мы ни на минуту не можем предположить, что наша маленькая планета — единственная во всей Вселенной, на которой можно найти плоды цивилизации, семейную привязанность, дружбу, желание проникнуть в тайны творения. И все же этот вопрос сегодня не является проблемой астрономии, и мы не видим никакой перспективы, что он когда-либо ею станет, по той простой причине, что наука не дает нам надежды на ответ на любой вопрос, который мы можем послать через бездонную бездну. Когда спектроскоп был в зачаточном состоянии, предполагалось, что, возможно, может быть найдена какая-то разница в лучах, отраженных от живой материи, особенно от растительности, которая могла бы позволить нам отличить их от лучей, отраженных материей, не наделенной жизнью. Но эта надежда не оправдалась, и не кажется возможным ее реализовать. Астроном не может позволить себе тратить свою энергию на безнадежные спекуляции о вещах, о которых он не может ничего узнать, и поэтому он оставляет этот вопрос о множественности миров другим, кто столь же компетентен обсуждать его, как и он. Все, что он может сказать миру, это:

Тот, кто сквозь огромную необъятность может пронзить, увидеть миры на мирах, составляющие одну Вселенную; наблюдать, как система переходит в систему, какие другие планеты кружат вокруг других солнц, какое разнообразное бытие населяет каждую звезду, может сказать, почему Небеса сделали нас такими, какие мы есть.

XVIII

АСПЕКТЫ АМЕРИКАНСКОЙ АСТРОНОМИИ

[Сноска: Речь, произнесенная в Чикагском университете 22 октября 1897 года в связи с открытием Йеркской обсерватории. Напечатано в «Астрофизическом журнале», ноябрь 1897 г.]

Чикагский университет вчера принял один из самых щедрых даров, когда-либо сделанных для развития какой-либо отдельной науки, и с соответствующими церемониями посвятил его приумножению наших знаний о небесных телах.

Президент вашего университета оказал мне честь, пригласив дополнить то, что было сказано по этому случаю, некоторыми замечаниями более общего характера, навеянными празднованием. Человек естественно склонен сначала сказать то, что у него на уме. В данный момент это, естественно, будет общее впечатление от того, что было увидено и услышано. На церемониях присутствовала не только замечательная делегация граждан, но и ряд приглашенных астрономов, что кажется значительным, если учесть, что сама профессия вовсе не многочисленна ни в одной стране. Как один из них, ваших гостей, я уверен, что выражаю лишь их единодушное мнение, говоря, что мы были чрезвычайно удовлетворены во многих отношениях всем, что видели и слышали. Сам факт столь щедрого дара науке не может не вызвать всеобщего восхищения. Мы прекрасно знали, что это не что иное, как то, чего можно было ожидать от общественного духа этого великого Запада; но первый вид возвышающейся снежной вершины не менее впечатляющ от того, что вы узнали в географии, сколько футов она высотой, и великие поступки не менее достойны восхищения от того, что они соответствуют тому, что вы слышали и читали, и поэтому могли быть готовы ожидать.

Следующей приятной особенностью является большой общественный интерес, вызванный этим событием. То, что открытие чисто научного учреждения привело столь большое собрание граждан посвятить целый день, включая долгую поездку по железной дороге, вчерашнему празднованию, — это нечто весьма показательное из-за своей необычности. За последние полвека было открыто множество научных учреждений, но если по какому-либо подобному случаю столь большая группа граждан проделала столь большое расстояние, чтобы принять участие в инаугурации, этот факт в данный момент ускользнул из моей памяти.

То, что проявленный таким образом интерес не ограничивается сотнями присутствующих, а должен разделяться вашей великой общественностью, показывает безотказный барометр журналистики. Здесь мы имеем область, в которой невыживание неприспособленных является правилом в его самой безжалостной форме. Журналы, которые мы видим и читаем, — это лишь счастливые немногие из бесчисленного множества, мертвых и забытых, которые не знали, о чем публика хотела читать. Рвение, проявленное представителями вашей прессы в записи всего, что говорили ваши гости, сопровождалось предприимчивостью в обнародовании всего, что происходило, а в случае чрезвычайной ситуации, требующей героической меры, того, что НЕ происходило, показывая, что умные журналисты Востока, должно быть, изучили свое ремесло или, по крайней мере, вдохнули свое вдохновение в этих регионах. Думаю, лет двадцать назад я сказал европейскому другу, что восьмым чудом света является чикагская ежедневная газета. С тех пор курс журналистской предприимчивости шел в направлении, обратном курсу империи, на восток, а не на запад.

Иногда говорили — несправедливо, я думаю, — что научные люди образуют общество взаимного восхищения. Одна особенность этого случая заставила меня почувствовать, что мы, ваши гости, должны были тогда же организовать такое общество и немедленно приступить к делу. Эта особенность заключалась в конференциях почти по каждой ветви астрономии, которыми предварялось вчерашнее празднование. Тот факт, что, помимо принятия изящного комплимента, я не внес никакого вклада в эти конференции, освобождает меня от обвинения в предвзятости или самоутверждении, когда я говорю, что они дали мне новый и самый вдохновляющий взгляд на энергию, которая сейчас тратится на исследования молодым поколением астрономов. Весь опыт прошлого заставляет нас верить, что эта энергия пожнет награду, которую природа всегда дарует тем, кто ищет ее знакомства из бескорыстных побуждений. В некотором смысле могло показаться, что мало чему можно научиться на встрече, подобной той, что была на этой неделе. Каждый астроном может знать из публикаций, относящихся к науке, что делают все остальные. Но знания, полученные таким образом, имеют своего рода абстрактность, немного похожую на наши знания о прогрессе цивилизации в Японии или о больших размерах Австралийского континента. Поэтому было самой счастливой мыслью со стороны ваших властей собрать вместе как можно большее число приглашенных астрономов из Европы, а также из Америки, чтобы каждый мог увидеть, через трение личного контакта, какой прогресс делают другие в своих исследованиях. По крайней мере, посетителям, я уверен, результат этой встречи был чрезвычайно приятен. Они искренне надеются, все до одного, что организаторы конференции сами не будут более разочарованы в ее результатах; что, как бы мало им ни приходилось на самом деле узнавать о методах и результатах, они почувствуют стимул к целенаправленным усилиям и найдут себя вдохновленными мыслями, которые, какими бы знакомыми они ни были, теперь будут легче проработаны.

Мы можем перейти от аспектов дела, видимых строго профессиональным классом, к тем общим аспектам, которые способны возбудить внимание широкой публики. С точки зрения последней может вполне показаться, что наиболее поразительной чертой празднования является огромное количество усилий, которые, как оказывается, посвящены культивированию области, совершенно выходящей за рамки обычных человеческих интересов. Работники, которых мы видим вокруг себя, — это лишь отряд из армии исследователей, которые во многих частях мира стремятся исследовать тайны творения. Почему столь великая трата энергии? Конечно, не ради получения богатства, ибо астрономия — это, пожалуй, та единственная область научной работы, в которой, по нашему выразительному современному выражению, «нет денег». Правда, часто указывается на большое практическое использование астрономической науки для страны и мира, предоставляющее нам средства определения позиций на суше и на море. Говорят, что один королевский астроном Англии однажды подсчитал, что каждое меридианное наблюдение Луны, сделанное в Гринвиче, стоит один фунт стерлингов из-за помощи, которую оно окажет навигации в океане. Точная карта Соединенных Штатов не может быть составлена без астрономических наблюдений в многочисленных точках, разбросанных по всей стране, при помощи данных, которые великие обсерватории накапливали более века и должны продолжать накапливать в будущем.

Но ни измерение Земли, ни составление карт, ни помощь навигатору не являются главной целью, которую преследуют современные астрономы. Если они не совсем разделяют мнение того выдающегося математика, который, как говорят, благодарил Бога за то, что его наука — это та, которую нельзя проституировать для какой-либо полезной цели, они все же хорошо знают, что держать в поле зрения утилитарные объекты было бы лишь препятствием для их усилий. Следовательно, они никогда не спрашивают, каким образом их наука принесет пользу человечеству. Как великий капитан индустрии движим любовью к богатству, а политический лидер — любовью к власти над людьми, так и астроном движим любовью к знанию ради него самого, а не ради его полезных применений. И все же он горд знать, что его наука стоила человечеству больше, чем она стоила. Он не ценит ее результаты просто как средство пересечения океана или картографирования страны, ибо он чувствует, что человек живет не хлебом единым. Если это не больше, чем хлеб, знать место, которое мы занимаем во Вселенной, это, безусловно, нечто такое, что мы должны поставить недалеко от средств к существованию. То, что мы теперь смотрим на комету как на нечто очень интересное, вид которого доставляет нам удовольствие, не смешанное со страхом войны, эпидемии или другого бедствия, и возвращения которой мы поэтому желаем, — это выигрыш, который мы не можем измерить деньгами. Во все времена астрономия была показателем цивилизации людей, которые ее культивировали. Она была грубой или точной, просвещенной или смешанной с суевериями, в соответствии с текущим образом мышления. Когда люди однажды поймут отношение планеты, на которой они живут, к Вселенной в целом, суеверия будут обречены на быстрое исчезновение. Одно это — объект, стоящий больше денег.

Астрономия может справедливо претендовать на то, чтобы быть той наукой, которая превосходит все остальные в своих требованиях к практическому применению наших способностей к рассуждению. Посмотрите на звезды, усеивающие небеса ясным вечером. Какая более безнадежная проблема для того, кто ограничен Землей, чем определение их меняющихся расстояний, их движений и их физического строения? Все на Земле мы можем потрогать и исследовать. Но как исследовать то, что всегда вне нашей досягаемости, на чем мы никогда не можем поставить эксперимент? В определенных случаях мы видим, как Луна проходит перед Солнцем и скрывает его от наших глаз. Наблюдателю в нескольких милях Солнце не было полностью скрыто, ибо тень Луны при полном затмении редко бывает шириной в сто миль. На другом континенте затмение вообще могло быть невидимым. Кто возьмет карту мира и отметит на ней линию, по которой будет двигаться тень Луны во время какого-нибудь затмения через сто лет? Кто нанесет на карту орбиты небесных тел, какими они будут казаться через сто тысяч лет? Как мы когда-нибудь узнаем, из каких химических элементов состоят Солнце и звезды? Все это было сделано, но не интеллектом одного человека. Дорога к звездам была открыта только усилиями многих поколений математиков и наблюдателей, каждый из которых начинал там, где остановился его предшественник.

Мы достигли стадии, когда мы много знаем о небесных телах. Мы нанесли на карту нашу Солнечную систему с большой точностью. Но как быть с той великой Вселенной из миллионов звезд, в которой наша Солнечная система — лишь пылинка звездной пыли, пылинка, которую путешественник через пустыни пространства мог бы пройти сто раз, не заметив? Мы много узнали об этой Вселенной, хотя наши знания о ней все еще туманны. Мы видим ее, как путешественник на вершине горы видит далекий город в облаке тумана, по нескольким пятнышкам мерцающего света от шпилей или крыш. Мы хотим знать больше о ней, ее происхождении и ее судьбе; ее пределах во времени и пространстве, если они у нее есть; какую функцию она выполняет в универсальной экономике. Путешествие долгое, но мы хотим, по крайней мере в знаниях, совершить его. Поэтому мы строим обсерватории и готовим наблюдателей и исследователей. Медленен, действительно, прогресс в решении величайших проблем, если измерять его тем, что мы хотим знать. Некоторые вопросы могут потребовать столетий, другие — тысяч лет для своего ответа. И все же никогда прогресс не был более быстрым, чем в наше время. В некоторых направлениях наши астрономы сегодня вне поля зрения тех, что были пятьдесят лет назад; мы даже достигаем высот, которые двадцать лет назад казались безнадежными. Никогда прежде у астронома не было так много работы — хорошей, трудной, но обнадеживающей работы, — как сегодня. Тот, кто покидает сцену, чувствует, что он только начал и должен оставить своим преемникам больше работы, чем оставили ему его предшественники.

Для нас интересной чертой этого прогресса является часть, принимаемая в нем нашей собственной страной. Наука нашего дня, это правда, не имеет страны. И все же мы очень уместно говорим об американской науке, исходя из того факта, что наша традиционная репутация не была репутацией народа, глубоко заинтересованного в высших отраслях интеллектуальной работы. Люди, живущие еще сегодня, могут помнить времена, когда в глазах вселенской церкви знаний все страны по эту сторону Атлантики, включая нашу собственную, были partes infidelium.

И все же американская астрономия — не полностью нашего поколения. В середине прошлого столетия профессор Уинтроп из Гарварда был прилежным наблюдателем затмений и родственных явлений, чья работа была записана в трудах ученых обществ. Но величайшая астрономическая активность в наш колониальный период была вызвана прохождением Венеры в 1769 году, которое было видно в этой стране. Комитет Американского философского общества в Филадельфии организовал отличную систему наблюдений, которая, как мы теперь знаем, была столь же успешной, возможно, даже более, чем большинство тех, что были сделаны на других континентах, главным образом благодаря преимуществам воздуха и климата. Среди наблюдателей был знаменитый Риттенхаус, которому принадлежит отличие быть первым американским астрономом, чья работа занимает важное место в истории науки. В дополнение к наблюдениям, которые он нам оставил, он был первым изобретателем или предложителем коллимационного телескопа, инструмента, который стал почти необходимостью везде, где проводятся точные наблюдения. Тот факт, что последующее изобретение Бесселя могло быть независимым, не умаляет заслуг ни того, ни другого.

Вскоре после прохождения Венеры, о котором я упомянул, началась война за Независимость. Поколение, которое вело ту войну, и следующее, которое составило нашу Конституцию и заложило основы наших политических институтов, были естественно слишком заняты этими великими проблемами, чтобы уделять много внимания чистой науке. В то время как великие математики-астрономы Европы закладывали фундамент небесной механики, их труды были запечатанной книгой для каждого по эту сторону Атлантики и оставались таковыми до появления Боудича в начале нынешнего столетия. Его перевод «Mecanique Celeste» («Небесной механики») совершил эпоху в американской науке, сделав великий труд Лапласа доступным для лучших американских студентов его времени.

Американские астрономы всегда должны чтить имена Риттенхауса и Боудича. И все же в одном отношении их работа была разочаровывающей по результатам. Ни один из них не был основателем школы. Риттенхаус не оставил преемника, чтобы продолжать его работу. Помощь, которую Боудич оказал своему поколению, была неоценима для изолированных студентов, которые здесь и там в одиночку и без посторонней помощи погружались в тайны небесных движений. Его работа была не главным образом в области наблюдательной астрономии, и поэтому она не оказала существенного влияния на эту ветвь науки. В 1832 году профессор Эйри, впоследствии королевский астроном Англии, представил Британской ассоциации отчет о состоянии практической астрономии в различных странах. В этом отчете он заметил, что не может сказать ничего об американской астрономии, потому что, насколько ему известно, в Соединенных Штатах не существовало ни одной государственной обсерватории.

Уильям К. Бонд, впоследствии знаменитый как первый директор Гарвардской обсерватории, в то время проводил наблюдения с небольшим телескопом, сначала около Бостона, а затем в Кембридже. Но с таким скудным оснащением его учреждение едва ли могло претендовать на звание астрономической обсерватории, и неудивительно, если Эйри ничего не знал о его скромных усилиях.

Если бы в то время профессор Эйри расширил свои исследования еще в одну область с целью определения перспектив для большого города на месте форта Дирборн, на южном берегу озера Мичиган, он увидел бы так же мало перспектив для гражданского роста в том регионе, как и для великого развития астрономии в Соединенных Штатах в целом. План предлагаемого города Чикаго был подготовлен двумя годами ранее, когда в этом месте проживало, возможно, полдюжины семей. В том же месяце, когда профессор Эйри представил свой отчет, в августе 1832 года, жители этого места, насчитывавшие тогда двадцать восемь избирателей, решили стать инкорпорированными и выбрали пять попечителей для управления своим правительством.

В 1837 году был получен городской устав от законодательного собрания штата Иллинойс. Рост этого младенческого города, тогда маленького даже для младенца, в великий коммерческий мегаполис Запада был справедливой гордостью его народа и чудом света. Я упоминаю об этом сейчас из-за замечательного совпадения. Вместе с этим гражданским ростом тихо шел другой, мало замеченный великим миром, и все же по-своему столь же удивительный и столь же приятный для гордости тех, кто измеряет величие интеллектуальным прогрессом. Принимая знание Вселенной как меру прогресса, я хочу обратить внимание на тот факт, что американская астрономия началась с вашего города и медленно, но верно шла в ногу с ним, пока сегодня наша страна не занимает второе место после Германии по количеству проводимых исследований и не уступает никому по количеству людей, получивших высшее признание своими трудами.

В 1836 году профессор Альберт Хопкинс из Уильямс-колледжа и профессор Элиас Лумис из Западного резервного колледжа, Огайо, оба основали маленькие обсерватории. Профессор Лумис поехал в Европу за всеми своими инструментами, но Хопкинс смог даже тогда получить некоторые из них в этой стране. Вскоре после этого небольшое деревянное сооружение было возведено капитаном Гиллисом на Капитолийском холме в Вашингтоне и снабжено транзитным инструментом для наблюдения кульминаций Луны совместно с капитаном Уилксом, который тогда отправлялся в свою исследовательскую экспедицию в южное полушарие. Дата этих обсерваторий была практически той же, что и дата получения устава города Чикаго от законодательного собрания. С их основанием население вашего города увеличилось до 703 человек.

Следующее десятилетие, с 1840 по 1850 год, было тем, в котором серьезно началась наша практическая астрономия. Маленькая обсерватория капитана Гиллиса была заменена Военно-морской, тогда называвшейся Национальной обсерваторией, возведенной в Вашингтоне в течение 1843-44 годов и оснащенной тем, что тогда было самыми одобренными инструментами. Примерно в то же время появление великой кометы 1843 года побудило граждан Бостона возвести обсерваторию Гарвардского колледжа. Таким образом, прошло немногим более полувека с тех пор, как были основаны две главные обсерватории в Соединенных Штатах. Но мы ни на минуту не должны предполагать, что простое возведение обсерватории может ознаменовать эпоху в научной истории. То, что должно сделать десятилетие, о котором я говорю, навсегда памятным в американской астрономии, было не просто возведение зданий, но характер работы, проделанной астрономами вдали от них, так же как и в них.

Национальная обсерватория вскоре стала знаменитой благодаря двум замечательным шагам, которые подняли нашу страну на важное положение среди тех, кто применяет современную науку к практическим целям. Один из них состоял из исследований Сирса Кука Уокера по движению недавно открытой планеты Нептун. Он был первым астрономом, который определил довольно хорошие элементы орбиты этой планеты, и, что еще более замечательно, он смог проследить движение планеты на небесах за полвека и показать, что она наблюдалась как неподвижная звезда Лаландом в 1795 году, без того, чтобы наблюдатель имел какое-либо подозрение об истинном характере объекта.

Другая работа, о которой я упоминаю, была применением к астрономии и к определению долгот хронографического метода регистрации прохождений звезд или других явлений, требующих точной записи момента их возникновения. Следует сожалеть, что история этого применения не была полностью написана. В некоторых моментах кажется столько же неясности, сколько с открытием эфира как анестетика, которое произошло примерно в то же время. К счастью, никакой такой борьбы не велось вокруг астрономического открытия, как вокруг хирургического, факт в том, что все, кто был занят применением нового метода, были более озабочены тем, чтобы усовершенствовать его, чем тем, чтобы получить признание для себя. Мы знаем, что Сакстон из Береговой службы; Митчелл и Локк из Цинциннати; Бонд в Кембридже, а также Уокер и другие астрономы в Военно-морской обсерватории — все работали над аппаратом; что Мори поддерживал их усилия с неутомимым рвением; что он использовался для определения долготы Балтимора еще в 1844 году капитаном Уилксом и что он был введен в практическое использование при записи наблюдений в Военно-морской обсерватории еще в 1846 году.

В Кембриджской обсерватории два Бонда, отец и сын, быстро начали показывать, из чего сделан астроном. Была введена в действие хорошо разработанная система наблюдений. Открытие темного кольца Сатурна и нового спутника этой планеты принесло дополнительную славу учреждению.

Не ограничивалась активность и наблюдательной стороной науки. То же десятилетие, о котором я говорю, было отмечено началом математической работы профессора Пирса, особенно его определением возмущений Урана и Нептуна. В это время началась работа доктора Б. А. Гулда, который вскоре стал ведущей фигурой в американской астрономии. Сразу после окончания Гарварда в 1845 году он решил посвятить всю энергию своей жизни преследованию своей любимой науки. Он учился в Европе в течение трех лет, получил докторскую степень в Геттингене, вернулся домой, основал «Астрономический журнал» и принял активное участие в той ветви работы Береговой службы, которая включала определение долгот астрономическими методами.

Нельзя не признать, что эпизод, который, возможно, не относится к истории астрономии, оказал мощное влияние на пробуждение общественного интереса к этой науке. Профессор О. М. Митчелл, основатель и первый директор обсерватории Цинциннати, познакомил широкие круги наших образованных сограждан с основными фактами астрономии посредством курсов лекций, которые по своей ясности и красноречию не имели себе равных. Непосредственной целью этих лекций был сбор средств для создания обсерватории и оснащения ее хорошим телескопом. Пробужденный таким образом общественный интерес к науке сыграл важную роль в том, что общество стало поддерживать астрономические исследования. Если общественная поддержка, основанная на общественном интересе, — это то, что сделало возможным нынешнее состояние американской астрономии, то мы должны чтить имя человека, чей энтузиазм заразил интересом к нашей науке массы его соотечественников.

Гражданская война, естественно, оказала угнетающее влияние на нашу научную деятельность. Ученый не менее патриотичен, чем его сограждане, и соперничает с ними в преданности общественному благу. Активный интерес, который такие люди проявляли сначала к ведению войны, а затем к восстановлению Союза, естественным образом отвлекал их внимание от любимых занятий. Но как только была достигнута политическая стабильность, началась волна интеллектуальной активности, которая продолжает нарастать и по сей день. Если верно, что никогда прежде в нашей истории образованию не уделялось столько внимания, как сейчас; что никогда прежде так много людей не посвящали себя распространению знаний, то не менее верно и то, что никогда астрономическая работа не велась у нас так энергично, как в настоящее время.

Одним из прискорбных результатов Гражданской войны стало то, что «Астрономический журнал» Гулда пришлось закрыть. Вскоре после восстановления мира, вместо того чтобы возобновить издание журнала, его основатель задумал проект исследования южного неба. Поскольку северное полушарие было центром цивилизации, та часть неба, которую нельзя было увидеть из наших широт, оставалась сравнительно заброшенной. То, что было сделано в южном полушарии, в основном было эпизодической работой отдельных лиц и одной-двух постоянных обсерваторий. Последних было так мало, и они были так скудно оснащены, что перед исследователем открывалось великолепное поле деятельности. Гулд нашел желаемого покровителя в лице правительства Аргентинской Республики, на территории которой он воздвиг то, что в будущем должно занять место одного из самых памятных астрономических учреждений мира. Его работа служит самым ярким примером принципа, согласно которому астроном важнее своих инструментов. Средства, находившиеся в распоряжении Аргентинской обсерватории, были не только крайне скудными по сравнению со средствами привилегированных учреждений Севера, но и, в силу самого положения дел, Аргентинская Республика не могла предоставить подготовленных астрономов. Трудности, возникавшие в связи с управлением, невозможно переоценить. И все же шестнадцать огромных томов, в которых были опубликованы результаты работы этого учреждения, в будущем займут место среди классических трудов по астрономии.

Еще одним замечательным очагом деятельности, где трудно решить, чему следует больше восхищаться — неисчерпаемой энергии или удивительной изобретательности, — является Гарвардская обсерватория. Ее работе способствовали дары, не имеющие себе равных по щедрости, которой они были продиктованы. Однако без энергии и мастерства такие дары были бы бесполезны. Деятельность этого учреждения охватывает оба полушария. Не хватило бы времени рассказать, как оно не только нанесло на карту важные области неба от северного до южного полюса, но и проанализировало лучи света, исходящие от сотен тысяч звезд, навсегда запечатлев их спектры на фотографических пластинках.

Работа учреждения организована таким образом, что новая звезда не может появиться ни в одной части неба, а известная звезда не может претерпеть сколько-нибудь заметных изменений без немедленного обнаружения фотографическим глазом одного или нескольких небольших телескопов — всевидящих и никогда не спящих стражей, которые непрерывно сканируют небо, пока астроном может спать, и каждое утро сообщают о каждом случае нарушения в поведении небесных тел.

Еще один пример, показывающий, каких больших результатов можно достичь при ограниченных средствах, дает Ликская обсерватория на горе Гамильтон в Калифорнии. За десять лет своей деятельности ее астрономы прославили ее на весь мир работами и открытиями, слишком разнообразными и многочисленными, чтобы их можно было даже перечислить в настоящее время.

Астрономическая работа, о которой я до сих пор говорил, почти полностью выполнялась в обсерваториях. Боюсь, что этим я мог укрепить ошибочное впечатление, будто место важной астрономической работы обязательно связано с обсерваторией. Следует признать, что учреждение, имеющее постоянное местонахождение и великолепное здание, привлекает внимание общественности настолько сильно, что ценная работа, проделанная в другом месте, может остаться незамеченной. Очень важная часть астрономической работы выполняется вдали от телескопов и меридианных кругов и требует для своего осуществления лишь хорошей библиотеки. Тот, кто предан этой стороне предмета, часто может чувствовать, что публика не оценивает его работу по ее истинной относительной стоимости именно из-за того, что у него нет ни больших зданий, ни прекрасных инструментов. Поэтому я могу позволить себе назвать важным фактором американской астрономии последнего полувека учреждение, о котором мало кто слышал и которое осталось незамеченным, потому что в нем не было ничего, что могло бы привлечь внимание.

В 1849 году за счет ассигнований Конгресса было создано Американское бюро морского альманаха. Название этой публикации несколько вводит в заблуждение, предполагая простое расширение семейного альманаха, который моряк должен повесить в своей каюте для ежедневного использования. Дело в том, что то, что более века назад начиналось как морской альманах, с тех пор превратилось в астрономические эфемериды для публикации всего, что относится к временам, сезонам, затмениям и движениям небесных тел. Это работа, в которой астрономические наблюдения, сделанные во всех великих обсерваториях мира, в конечном итоге используются для научных и общественных целей. Каждая из ведущих стран Западной Европы выпускает подобную публикацию. Когда было принято решение о подготовке и публикации американских эфемерид, бюро было сначала размещено в Кембридже, где находится Гарвардский университет, поскольку там можно было легче всего обеспечить технические знания в области математики и теоретической астрономии, необходимые для этой работы.

Таким образом, открылось поле деятельности, которым воспользовался ряд способных молодых людей, впоследствии заслуживших признание в различных сферах жизни. Глава бюро, коммандер Дэвис, принял политику, хорошо подходящую для содействия их развитию. Он перевел классический труд Гаусса «Теория движения небесных тел» и превратил бюро в своего рода неформальную школу, правда, не современного типа, а скорее напоминающую классическую рощу Эллады, где философы вели свои дискуссии и извлекали пользу из взаимного обмена мнениями. Когда после нескольких лет опыта методы были хорошо отработаны и принят распорядок, бюро было переведено в Вашингтон, где с тех пор и остается. Работа по подготовке эфемерид с опытом была сведена к рутине, которая может продолжаться бесконечно, с периодическими изменениями в методах и данных, а также улучшениями для удовлетворения растущих потребностей исследователей.

Простая подготовка эфемерид включает лишь малую часть работы по математическим расчетам и исследованиям, требуемой в астрономии. Одной из великих потребностей науки сегодня является обработка наблюдений, сделанных в первой половине нынешнего столетия и даже во второй половине предыдущего. Труд, который можно было бы с пользой посвятить этой работе, был бы больше, чем тот, который требуется в любой отдельной астрономической обсерватории. К сожалению для этой работы, для ее осуществления не требуется большое здание, поэтому ее необходимость очень часто упускается из виду той частью публики, которая интересуется прогрессом науки. Организация, специально посвященная этому, является одной из научных потребностей нашего времени.

В такую эпоху, как нынешняя, опасно называть какой-либо один шаг началом новой эры. И все же может случиться так, что, когда историк будущего будет рассматривать науку нашего дня, он сочтет самой примечательной чертой астрономии последних двадцати лет нашего века открытие того, что эта непоколебимая Земля, о которой нам рассказывали поэты, в конце концов, не совсем непоколебима; что северный и южный полюса немного перемещаются, описывая кривые, настолько сложные, что они еще не были полностью изучены. Периодические изменения широты, вызванные этим, были впервые заподозрены около 1880 года и несколько лет спустя объявлены с некоторой скромной уверенностью Кюстнером из Берлина. Прогресс астрономического мнения от недоверия к уверенности был чрезвычайно медленным, пока около 1890 года Чандлер из Соединенных Штатов, путем исчерпывающего обсуждения бесчисленных результатов наблюдений, не показал, что широта каждой точки на Земле подвержена двойному колебанию: одно с периодом в год, другое — в четыреста двадцать семь дней.

Несмотря на поразительную параллель между ростом американской астрономии и ростом вашего города, нельзя не опасаться, что если бы иностранного наблюдателя всего полдюжины лет назад спросили, в каком месте Соединенных Штатов, скорее всего, будет создана великая школа теоретической и практической астрономии, подкрепленная учреждением для исследования небес, благодаря щедрости частных граждан, он был бы мудрее большинства иностранцев, если бы угадал Чикаго. Если бы ему предложили это место, я боюсь, он ответил бы, что если бы было возможно использовать небесные знания для приобретения земного богатства, то здесь было бы самое многообещающее место для такой школы. Но ему нужно было бы быть немного мудрее своего поколения, чтобы осознать, что богатство лежит в основе всего прогресса в знаниях и свободных искусствах; что только тогда, когда люди освобождаются от необходимости посвящать всю свою энергию насущным потребностям жизни, они могут вести интеллектуальную жизнь, и что поэтому нам следует искать в самом предприимчивом коммерческом центре наиболее вероятное место для великого научного учреждения.

Теперь у нас есть школа, и у нас есть обсерватория, которая, как мы надеемся, в ближайшем будущем проделает работу, которая прославит имя ее основателя, а также астрономов, которые могут быть с ней связаны. Вы, я уверен, простите меня, если я внесу некоторые предложения по поводу будущих потребностей этого учреждения. Мы хотим, чтобы это недавно основанное учреждение имело большой успех, чтобы оно выполняло работу, которая показала бы, что интеллектуальная продуктивность вашего сообщества не будет позволять себе отставать от его материального роста. Публика очень склонна думать, что когда какой-нибудь щедрый покровитель науки установил большой телескоп под подходящим куполом и предоставил всю аппаратуру, которую астроном хочет использовать, успех обеспечен. Но это не так. Самое важное требование, которое труднее обеспечить, чем телескопы или обсерватории, может все еще отсутствовать. Большой телескоп бесполезен без человека за ним, и то, что может сделать телескоп, зависит больше от этого придатка, чем от самого инструмента. Место, которое телескопы и обсерватории заняли в истории астрономии, отнюдь не пропорционально их размерам. Многие великие инструменты были лишь игрушками в руках своих владельцев. Многие маленькие стали знаменитыми.

Двадцать лет назад здесь, в вашем городе, был скромный маленький инструмент, который, судя по его размеру, не мог стоять в одном ряду с великими даже того времени. Это была частная собственность молодого человека, не занимавшего никакой научной должности и почти неизвестного публике. И все же этот маленький телескоп сегодня входит в число самых знаменитых в мире, совершив памятные успехи в астрономии двойных звезд и показав своего владельца достойным преемником Гершелей и Струве в этой области работы.

Сто наблюдателей могли бы пользоваться оборудованием Ликской обсерватории целое поколение, не обнаружив пятого спутника Юпитера; не сфотографировав успешно облачные формы Млечного Пути; не открыв необычайные пятна туманного света, почти или совсем невидимые для человеческого глаза, которые заполняют некоторые области неба.

Когда я был в Цюрихе в прошлом году, я посетил маленькую, но не неизвестную обсерваторию его знаменитой политехнической школы. Профессор астрономии особенно интересовался наблюдениями Солнца с помощью спектроскопа, и среди остроумных устройств, которые он описал, не последним по интересу был метод фотографирования Солнца с помощью специальных лучей спектра, который был разработан в обсерватории Кенвуд в Чикаго. Обсерватория Кенвуд, я полагаю, не является в глазах публики одним из примечательных учреждений вашего города, которые показывают каждому посетителю, и все же это изобретение дало ей важное место в науке нашего дня.

Если вы спросите меня, каковы самые многообещающие черты великого учреждения, которое вы сейчас открываете, я бы сказал, что их следует искать не только в размере вашего несравненного телескопа, ни в стоимости оборудования, но в том факте, что ваши власти показали свое понимание требований успеха, добавив к материальному оснащению учреждения трех человек, чьи работы я описал.

Господа попечители, позвольте мне вверить вашей заботе людей за телескопом. Природа астронома обнаруживает любопытные и интересные черты. Если ему суждено продвинуть науку работами подлинного гения, он должен, подобно поэту, родиться, а не быть созданным. Рожденный астроном, получив в свое распоряжение телескоп, начинает пользоваться им так же естественно и эффективно, как младенец пользуется материнской грудью. Он интуитивно видит то, чему менее одаренным людям приходится учиться путем долгих занятий и утомительных экспериментов. Его влечет к небесным знаниям страсть, которая доминирует над его натурой. Он не может не заниматься астрономической работой, будь то наблюдения или исследования, так же как поэт не может приковать своего Пегаса к земле. Я не имею в виду, что образование и подготовка будут для него бесполезны. Они, безусловно, ускорят его ранний прогресс. Если он должен стать великим в математическом отношении, не только его гений должен иметь склонность в этом направлении, но он должен иметь средства для продолжения своих занятий. И все же я видел так много неудач людей, которые имели лучшее обучение, и так много успехов людей, которые почти ничему не научились у своих учителей, что я иногда спрашиваю, будет ли великий американский небесный механик двадцатого века выпускником университета или выходцем из глуши.

Человека, движимого к исследованию природы непреодолимой страстью, следует больше завидовать или жалеть? Ни в каком другом занятии успех не приходит с такой уверенностью к тому, кто его заслуживает. Ни одна жизнь не является такой приятной, как та, чья энергия посвящена следованию врожденным импульсам своей натуры. Исследователь истины мало подвержен разочарованиям, которые ожидают амбициозного человека в других сферах деятельности. Приятно быть частью братства, простирающегося по всему миру, в котором не существует соперничества, кроме того, которое возникает из попытки сделать работу лучше, чем кто-либо другой, в то время как взаимное восхищение подавляет ревность. И все же, при всех этих преимуществах, опыт астронома может иметь свою темную сторону. Видя, как его область расширяется быстрее, чем он может продвигаться, он поражается ничтожности всего того, что можно сделать за одну короткую жизнь. Он чувствует ту же потребность в преемниках для продолжения своей работы, которую основатель династии может чувствовать в наследниках, чтобы занять его трон. У него нет желания фигурировать в истории как Наполеон науки, чьи завоевания должны закончиться с его жизнью. Даже во время его активной карьеры его работа может быть такого рода, что требует сотрудничества других и активной поддержки общественности. Если он разочарован в получении этих требований, если он не находит ни сотрудничества, ни поддержки, если какой-то великий план, которому он, возможно, посвятил большую часть своей жизни, оказывается лишь воздушным замком, он может почувствовать, что природа обошлась с ним сурово, не наделив его страстями, подобными страстям других людей.

Рассматривая тему, представляющую непреходящий интерес, человек естественным образом пытается представить, что может приготовить будущее. Если путешественник, созерцая руины какого-нибудь древнего города, который в далеком прошлом кишел жизнью и деятельностью поколений людей, видит каждый камень, исполненный эмоций, а пыль — живой воспоминаниями о прошлом, не может ли он быть так же впечатлен, когда чувствует, что смотрит вокруг на место будущей империи — регион, где поколения, еще не рожденные, могут сыграть ведущую роль в формировании истории мира? Чего мы можем ожидать от той энергии, которая за шестьдесят лет превратила разрозненную деревню в один из великих мировых центров торговли? Не может ли она оказать мощное влияние на судьбу не только страны, но и мира? Если так, то будет ли власть, которую предстоит осуществлять, агентом благодеяния, распространяющим свет и жизнь среди народов, или же она будет противоположностью?

Должно настать время, когда богатство перерастет область, в которой его можно с выгодой использовать. В каком направлении тогда будут смотреть его обладатели? Будут ли они воспитывать потомство, которое будет использовать свою власть так, чтобы сделать мир лучше, чем он был до них? Предпочтет ли будущий наследник большого богатства интеллектуальную жизнь жизни удовольствий?

Мы не можем получить более обнадеживающего ответа на эти вопросы, чем создание этого великого университета в самом центре коммерческой активности Запада. Его связь с учреждением, которое мы открываем, наводит на некоторые мысли о науке как о факторе той системы образования, которая лучше всего приспособлена для того, чтобы сделать силу богатого сообщества благом для человечества в целом. Когда мы видим, каким фактором была наука в нашей нынешней цивилизации, как она преобразовала мир и увеличила средства человеческого наслаждения, позволяя людям применять силы природы для своих собственных нужд, неудивительно, что она должна претендовать на место в образовании, которое до сих пор занимали классические исследования. В возникшем таким образом споре я не принимаю участия, кроме как в качестве миротворца, полагая, что для нас так же важно поддерживать связь с традициями нашей расы и лелеять мысли, которые дошли до нас через века, как и наслаждаться и использовать то, что настоящее может предложить нам. Выступая с этой точки зрения, я хотел бы указать на ошибку превращения утилитарных применений знаний в главную цель их поиска. Исторический факт заключается в том, что абстрактная наука — наука, преследуемая без какой-либо утилитарной цели, — лежала в основе нашего прогресса в использовании знаний. Если бы в прошлом веке такие люди, как Гальвани и Вольта, были движимы чем-то иным, кроме любви к проникновению в тайны природы, они никогда бы не проводили те кажущиеся бесполезными эксперименты, которые они делали, и фундамент электрической науки не был бы заложен. Наши нынешние применения электричества не стали бы возможными, пока математические законы электрического тока Ома, которые при первом обнародовании казались немногим более чем математическими курьезами, не стали общим достоянием изобретателей. Профессиональная гордость со стороны нашего собственного Генри побудила его, после совершения открытий, сделавших возможным телеграф, не идти дальше в их применении и жить и умереть, не получив ни доллара из тех миллионов, которые страна выиграла благодаря его посредничеству.

В духе научного прогресса, проявленном таким образом, мы имеем патриотизм в его высшей форме — чувство, которое стремится не к тому, чтобы принести пользу стране за счет мира, а к тому, чтобы принести пользу миру посредством своей страны. У науки есть своя конкуренция, такая же острая, как та, что является жизнью торговли. Но ее соперничество идет по вопросу о том, кто внесет больше и лучше в общую сумму знаний; кто даст больше, а не кто возьмет больше. Ее движущий дух — любовь к истине. Ее гордость — делать наибольшее добро для наибольшего числа людей. Она охватывает не только всю человеческую расу, но и всю природу в своем масштабе. Общественный дух, фокусом которого является этот город, заставил пустыню расцвести, как роза, и принес пользу человечеству распространением материальных продуктов земли. Если вы спросите меня, как в будущем использовать его влияние на благо человечества в целом, я бы сказал: посмотрите на работу, которая сейчас идет в этих стенах, и изучите ее дух. Здесь находятся агентства, которые сделают «голос закона гармонией мира». Здесь любовь к стране сочетается с любовью к расе. Здесь любовь к знанию так же не ограничена, как ваше коммерческое предприятие. Пусть ваша молодежь приходит сюда не просто для того, чтобы изучать формы позвоночных и свойства оксидов, а скорее для того, чтобы впитать тот католический дух, который, оживляя их растущую энергию, сделает силу, которой им предстоит владеть, агентом благодеяния для всего человечества.

XIX

ВСЕЛЕННАЯ КАК ОРГАНИЗМ

[Сноска: Выступление перед Астрономическим и астрофизическим обществом Америки, 29 декабря 1902 г.]

Если бы меня попросили передать в рамках одного предложения идею о тенденции недавней астрономической и физической науки, я бы сказал, что она направлена на то, чтобы показать Вселенную как единое целое. Чем дальше мы продвигаемся в знаниях, тем яснее становится, что тела, разбросанные по небесным пространствам, не являются полностью независимыми сущностями, а имеют, при всем своем бесконечном разнообразии, много общих атрибутов.

В этом мы движемся в направлении определенных идей древних, которым современные открытия долгое время, казалось, противоречили. В младенчестве человечества идея о том, что небеса — это просто увеличенная и разнообразная Земля, населенная существами, которые могут бродить по своему желанию из одной крайности в другую, была вполне естественной. Кристаллическая сфера или сферы, которые содержали все, представляли собой комбинацию механизмов, вращающихся по единому плану. Но все узы единства между звездами начали ослабевать, когда Коперник показал, что сфер нет, что планеты — это изолированные тела, а звезды находятся гораздо дальше, чем планеты. По мере того как открытия продолжались и наши представления о Вселенной расширялись, было обнаружено, что система неподвижных звезд состоит из тел, настолько удаленных и настолько полностью изолированных, что трудно было представить их стоящими в каком-либо определимом отношении друг к другу. Правда, все они излучали свет, иначе мы не могли бы их видеть, а теория тяготения, если ее распространить на такие расстояния, факт, который тогда не был доказан, показывала, что они воздействуют друг на друга своим взаимным притяжением. Но это было все. Оставляя в стороне свет и гравитацию, Вселенная во времена Гершеля все еще состояла из тел, которые, по большей части, не могли находиться в каком-либо известном отношении друг к другу.

Когда сорок лет назад спектроскоп был применен для анализа света, исходящего от звезд, открылось поле, не менее плодотворное, чем то, которое телескоп открыл Галилею. Первый вывод, к которому пришли, заключался в том, что Солнце состоит почти полностью из тех же элементов, что существуют на Земле. Тем не менее, поскольку тела нашей Солнечной системы были явно тесно связаны, это не было примечательным. Но очень скоро тот же вывод был в ограниченной степени распространен на неподвижные звезды в целом. Такие элементы, как железо, водород и кальций, оказались не принадлежащими только нашей Земле, а составляющими важные компоненты всей Вселенной. Мы не можем представить никакой причины, почему из бесконечного числа комбинаций, которые могли бы составить спектр, не должно быть отдельного вида материи для каждой комбинации. Насколько нам известно, элементы могли бы переходить один в другой посредством незаметных градаций. Поэтому является примечательным и наводящим на размышления фактом, когда мы обнаруживаем, что элементы, составляющие тела, настолько широко разделенные, что мы едва можем представить их имеющими что-то общее, должны быть настолько одинаковыми.

В последнее время развивается то, что мы можем считать новой отраслью астрономической науки, показывающей тенденцию к единству структуры во всей области звезд. Это то, что мы сейчас называем наукой о звездной статистике. Сама концепция такой науки могла бы почти ужаснуть нас своей необъятностью. Самое широкое статистическое поле в других областях исследований — это то, которое занимает социология. Каждая страна имеет свою перепись, в которой отдельные жители классифицируются в самом широком масштабе, и комбинацию этой статистики для разных стран можно сказать, что она включает в себя все интересы человеческой расы в своем масштабе. Тем не менее, это поле обязательно ограничено поверхностью нашей планеты. В области звездной статистики миллионы звезд классифицируются так, как если бы каждая, взятая в отдельности, не имела большего веса на весах, чем один житель Китая на весах социолога. И все же самые незначительные из этих солнц могут, насколько нам известно, иметь планеты, вращающиеся вокруг них, интересы жителей которых охватывают такой же широкий диапазон, как наши на нашем собственном земном шаре.

Статистика звезд, можно сказать, началась с измерений неба Гершелем, которые время от времени продолжались различными наблюдателями, никогда, однако, в самом широком масштабе. Предмет был впервые открыт как безграничное поле исследований благодаря статье, представленной Каптейном Амстердамской академии наук в 1893 году. Главными результатами этой статьи было то, что разные области пространства содержат разные виды звезд и, более того, что звезды Млечного Пути принадлежат, по крайней мере частично, к другому классу, чем те, которые существуют в других местах. Звезды, не принадлежащие к Млечному Пути, по большей части относятся к отчетливо другому классу.

Результатом выводов Каптейна является то, что мы можем описать Вселенную как единый объект с некоторыми характеристиками организованного целого. Большая часть звезд, которые ее составляют, может считаться делимой на две группы. Одна из них включает звезды, составляющие великий пояс Млечного Пути. Они отличаются от других тем, что они более синие по цвету, обычно более велики по абсолютной яркости и подвержены, есть некоторые основания полагать, несколько более медленным собственным движениям. Другие классы — это звезды с большим или меньшим оттенком желтого в их цвете, разбросанные по сферическому пространству неизвестных размеров, но концентрическому с Млечным Путем. Таким образом, сфера с поясом, проходящим вокруг нее, формирует ближайшее приближение к концепции Вселенной, которой мы можем достичь сегодня. Количество звезд в поясе намного больше, чем в сфере.

Особенностью Вселенной, которая поэтому должна привлекать наше внимание, является расположение большой части звезд, которые ее составляют, в кольцо, по-видимому, одинаковое во всех своих частях, насколько это касается общих черт. Насколько далеко зашли исследования, мы не можем решительно сказать, что один регион этого кольца существенно отличается от другого. Поэтому его можно рассматривать как структуру, построенную по единому плану повсюду.

Все научные выводы, сделанные из статистических данных, требуют критического исследования основы, на которой они покоятся. Если мы собираемся, просто подсчитывая звезды, наблюдая их величины и определяя их собственные движения, делать выводы о структуре Вселенной в пространстве, может возникнуть вопрос, как мы можем составить какую-либо оценку возможного расстояния звезд, вывод о котором должен быть самым первым шагом, который мы делаем. Мы едва ли можем сказать, что параллаксы более чем ста звезд были измерены с каким-либо приближением к уверенности. Индивидуумы этой сотни расположены на очень разных расстояниях от нас. Мы надеемся, путем долгих и повторных наблюдений, сделать довольно приблизительное определение параллаксов всех звезд, расстояние до которых меньше двадцати расстояний до Альфы Центавра. Но как мы можем знать что-либо о расстоянии звезд за пределами этой сферы? Что мы можем сказать против взгляда Кеплера, что пространство вокруг нашего Солнца гораздо беднее звездами, чем оно есть на большем расстоянии; фактически, что большая масса звезд может быть расположена между поверхностями двух концентрических сфер, не очень отличающихся по радиусу. Не может ли эта Вселенная звезд быть в некотором роде полой сферой?

Это возражение требует очень тщательного рассмотрения со стороны всех, кто делает выводы о распределении звезд в пространстве и о протяженности видимой Вселенной. Шаги к выводу по этому предмету кратко таковы: во-первых, у нас есть общий вывод, основу которого я уже изложил, что, используя свободное выражение, существуют сходства по всему диаметру Вселенной. Поэтому нет оснований полагать, что регион, в котором расположена наша система, отличается в какой-либо существенной степени от любого другого региона вблизи центральной части. Опять же, спектроскопические исследования, по-видимому, показывают, что все звезды находятся в движении, и что мы не можем сказать, что те, что находятся в одной части Вселенной, движутся быстрее, чем те, что находятся в другой. Этот результат имеет величайшую ценность для нашей цели, потому что, когда мы рассматриваем только видимые движения, как обычно наблюдаемые, они обязательно зависят от расстояния до звезды. Поэтому мы не можем сделать вывод о фактической скорости звезды из обычных наблюдений, пока не узнаем ее расстояние. Но результаты спектроскопических измерений лучевой скорости не зависят от расстояния до звезды.

Но давайте не будем претендовать на слишком многое. Мы еще не можем с уверенностью сказать, что звезды, которые образуют скопления Млечного Пути, имеют, вне всякого сомнения, такое же среднее движение, как звезды в других регионах Вселенной. Трудность заключается в том, что эти звезды кажутся нам такими слабыми по отдельности, что исследование их спектров все еще выходит за пределы возможностей наших инструментов. Но необычайный подвиг, совершенный в Ликской обсерватории по измерению лучевого движения Грумбриджа 1830, звезды, совершенно невидимой невооруженным глазом, и показавший, что она приближается к нашей системе со скоростью от пятидесяти до шестидесяти миль в секунду, может привести нас к надежде на скорое решение этого вопроса. Но нам не нужно ждать этого результата, чтобы прийти к очень вероятным выводам. Общий результат исследований собственных движений имеет тенденцию усиливать выводы о том, что кеплеровская сфера, если я могу использовать это выражение, не имеет очень четко выраженного существования. Законы звездной скорости и статистика собственных движений, хотя и придают некоторый оттенок взгляду, что пространство, в котором мы находимся, беднее звездами, чем где-либо еще, все же показывают, что, как общее правило, нет больших скоплений звезд где-либо еще, кроме как в регионе Млечного Пути.

С единством всегда есть разнообразие; фактически, единство Вселенной, на котором я настаивал, состоит отчасти из разнообразия. Очень любопытно, что среди многих тысяч звезд, которые были спектроскопически исследованы, ни одна пара не известна как имеющая абсолютно одинаковую физическую конституцию. Правда, существует очень много сходств. Альфа Центавра, наш ближайший сосед, если мы можем использовать такое слово, как «близкий», говоря о его расстоянии, имеет спектр, очень похожий на спектр нашего Солнца, и так же имеет Капелла. Но даже в этих случаях тщательное исследование показывает различия. Эти различия возникают из разнообразия комбинаций и температуры веществ, из которых состоит звезда. Вполне вероятно также, что элементы, не известные на Земле, могут существовать на звездах, но это момент, о котором мы еще не можем говорить с уверенностью.

Возможно, атрибут, в котором звезды показывают наибольшее разнообразие, — это абсолютная светимость. Сто лет назад естественно предполагалось, что более яркие звезды находятся ближе к нам, и это, несомненно, верно, когда мы берем общее среднее. Но вскоре было обнаружено, что мы не можем сделать вывод, что если звезда яркая, то она близка. Самый яркий пример этого дает отсутствие измеримых параллаксов у двух ярких звезд, Канопуса и Ригеля, показывающее, что эти звезды, хотя и первой величины, неизмеримо далеки. Примечательный факт заключается в том, что эти выводы совпадают с тем, что мы делаем из незначительности собственных движений. Ригель не имеет движения, которое было бы достоверно показано более чем вековым наблюдением, и не уверенно, что Канопус имеет его тоже. Из одного этого мы можем сделать вывод, с высокой степенью вероятности, что расстояние до каждой из них неизмеримо велико. Мы можем с уверенностью сказать, что яркость каждой из них в тысячи раз превышает яркость Солнца, и с высокой степенью вероятности, что она в сотни тысяч раз больше. С другой стороны, есть звезды, сравнительно близкие к нам, свет которых не составляет и сотой части солнечного.

[Иллюстрация с подписью: Звездные спектры]

Вселенная может быть единицей двумя способами. Один — это единство структуры, на которое только что было направлено наше внимание. Это могло бы существовать вечно, без того, чтобы одно тело влияло на другое. Другая форма единства заставляет нас рассматривать Вселенную как организм. Она является таковой благодаря взаимному действию, происходящему между ее телами. Несколько лет назад мы едва ли могли предположить или представить, что какие-либо другие агенты, кроме гравитации и света, могли бы проходить через пространства, столь огромные, как те, что разделяют звезды.

Самой примечательной и многообещающей характеристикой единства Вселенной является доказательство, которое собирается, что существуют другие агентства, чья точная природа нам еще неизвестна, но которые действительно переходят от одного небесного тела к другому. Лучший установленный пример этого, полученный до сих пор, представлен в случае Солнца и Земли.

Факт, что частота магнитных бурь проходит через период около одиннадцати лет и пропорциональна частоте солнечных пятен, был хорошо установлен. Недавняя работа профессора Бигелоу показывает, что совпадение является поразительно точным, кривые двух явлений практически совпадают, насколько это касается их общих черт. Вывод заключается в том, что пятна на Солнце и магнитные бури вызваны одной и той же причиной. Эта причина не может быть каким-либо изменением в обычном излучении Солнца, потому что лучшие записи температуры показывают, что, каким бы вариациям ни подвергалось излучение Солнца, они не меняются в период солнечных пятен. Чтобы оценить это отношение, мы должны вспомнить, что исследования Хейла со спектрогелиографом показывают, что пятна не являются первичным явлением солнечной активности, а являются просто результатом процессов, происходящих постоянно на Солнце, которые приводят к пятнам только в особых регионах и по особым случаям. Поэтому не обязательно следует, что пятно вызывает магнитную бурю. То, к чему мы должны прийти, — это то, что солнечная активность, которая производит пятно, также производит магнитную бурю.

Когда мы исследуем возможную природу этих отношений между солнечной активностью и земным магнетизмом, мы обнаруживаем себя настолько полностью в темноте, что может возникнуть вопрос о том, что действительно доказано этим совпадением. Возможно, наиболее очевидное объяснение флуктуаций в магнитном поле Земли, которое следует исследовать, было бы основано на гипотезе, что пространство, через которое движется Земля, само по себе является варьирующимся магнитным полем огромного масштаба. Это объяснение проверяется путем выяснения, могут ли рассматриваемые флуктуации быть объяснены предположением о возмущающей силе, которая действует по существу в одном и том же направлении по всему земному шару. Но очень очевидный тест показывает, что это объяснение несостоятельно. Если бы оно было правильным, интенсивность силы в некоторых регионах Земли уменьшилась бы, а в регионах, где стрелка указывала в противоположном направлении, увеличилась бы в точно такой же степени. Но нет никакой прослеживаемой связи ни в каких регулярных флуктуациях магнитной силы, ни в тех нерегулярных, которые происходят во время магнитной бури. Если горизонтальная сила увеличивается в одной части Земли, она очень склонна показывать одновременное увеличение по всему миру, независимо от направления, в котором стрелка может указывать в различных местностях. Едва ли нужно добавлять, что ни одна из флуктуаций в земном магнетизме не может быть объяснена на гипотезе, что либо Луна, либо Солнце действуют как магнит. В таком случае действие было бы по существу в одном и том же направлении в один и тот же момент по всему миру.

В таком случае может возникнуть вопрос, исходит ли действие, производящее магнитную бурю, от Солнца вообще, и не могут ли флуктуации в активности Солнца и в магнитном поле Земли быть вызваны какой-то причиной, внешней для обоих. Все, что мы можем сказать в ответ на это, — это то, что каждая попытка найти такую причину потерпела неудачу и что едва ли возможно представить какую-либо причину, производящую такой эффект. Правда, солнечные пятна, не так много лет назад, предполагались быть вызванными каким-то образом действием планет. Но по причинам, которые было бы утомительно рассматривать в настоящее время, мы можем справедливо считать эту гипотезу полностью опровергнутой. Я заключаю, что может быть мало сомнений в том, что одиннадцатилетний цикл изменений в солнечных пятнах обусловлен циклом, происходящим на самом Солнце. В таком случае соответствующее изменение в магнетизме Земли должно быть обусловлено той же причиной.

Мы можем, следовательно, рассматривать это как факт, достаточно установленный, чтобы заслужить дальнейшее исследование, что от Солнца исходит, нерегулярным образом, некое агентство, адекватное для производства измеримого эффекта на магнитную стрелку. Мы должны рассматривать это как странный факт, что никакие наблюдения, сделанные до сих пор, не дают нам ни малейшего указания на то, что это за эманация. Возможность определения этого подсказывается открытием за последние несколько лет, что при определенных условиях нагретая материя испускает сущности, известные как рентгеновские лучи, беккерелевские корпускулы и электроны. Я не могу говорить авторитетно на эту тему, но, насколько мне известно, никаких прямых доказательств еще не было собрано, показывающих, что какая-либо из этих сущностей достигает нас от Солнца. Мы должны рассматривать поиск неизвестного агентства, столь полно доказанного, как одну из самых важных задач астрофизика настоящего времени. Из того, что мы знаем об истории научных открытий, кажется весьма вероятным, что в ходе своего поиска он, прежде чем найдет объект, к которому стремится, откроет много других вещей равной или большей важности, о которых он вначале не имел никакого представления.

Главный момент, который я хочу выделить в этом обзоре, — это тенденция, которую он показывает к унификации в физических исследованиях. До сих пор дифференциация — подразделение работников на постоянно увеличивающееся число групп специалистов — была правилом. Теперь мы видим сближение того, что на первый взгляд кажется наиболее широко разделенными сферами деятельности. Какие две отрасли могли бы быть более разделенными, чем звездная статистика, охватывающая всю Вселенную в своем масштабе, и изучение этих недавно открытых эманаций, продукта наших лабораторий, которые, по-видимому, показывают существование корпускул, меньших, чем атомы материи? И все же явления, которые мы рассмотрели, особенно отношение земного магнетизма к солнечной активности и формирование туманных масс вокруг новых звезд, могут быть объяснены только эманациями или формами силы, имеющими, вероятно, некоторое сходство с корпускулами, электронами и лучами, которые мы сейчас производим в наших лабораториях. Девятнадцатый век, уходя, указывает с гордостью на то, что он сделал. Он стал словом, символизирующим то, что является наиболее важным в человеческом прогрессе. И все же, возможно, его величайшей славой может оказаться то, что последним делом, которое он сделал, было заложение фундамента для физической науки двадцатого века. Что будет открыто в новых областях, в настоящее время так же далеко за пределами нашего понимания, как современные разработки электричества были за пределами понимания исследователей сто лет назад. Мы не можем гарантировать какое-либо особое открытие. То, что лежит перед нами, — это безграничное поле, существование которого едва ли подозревалось десять лет назад, исследование которого вполне может поглотить деятельность наших физических лабораторий и огромной массы наших астрономических наблюдателей и исследователей на столько поколений, сколько потребовалось, чтобы довести электрическую науку до ее нынешнего состояния. Мы, старшее поколение, не можем надеяться увидеть больше, чем начало этого развития, и можем только выразить наши лучшие пожелания и самые сердечные поздравления младшей школе, чьей функцией будет исследовать безграничное поле, лежащее сейчас перед ней.

XX

ОТНОШЕНИЕ НАУЧНОГО МЕТОДА К СОЦИАЛЬНОМУ ПРОГРЕССУ

[Сноска: Выступление перед Вашингтонским философским обществом]

Среди тех предметов, которые не всегда правильно понимаются даже образованными людьми, мы можем поместить вопрос об истинном значении научного метода и отношениях такого метода к практическим делам. Это особенно часто случается в такой стране, как наша, где точки соприкосновения между научным миром, с одной стороны, и промышленным и политическим миром, с другой, меньше, чем в других цивилизованных странах. Форма, которую обычно принимает это недопонимание, — это неспособность оценить характер научного метода и, особенно, его аналогию с методами практической жизни. В суждении обычного интеллигентного человека существует широкое различие между теоретической и практической наукой. Последнюю он считает наукой, непосредственно применимой к строительству железных дорог, конструированию двигателей, изобретению новых машин, составлению карт и другим полезным объектам. Первую он считает аналогичной тем философским спекуляциям, в которых люди предавались во все века, не приводя ни к какому результату, который он считает практическим. То, что наше знание природы увеличивается благодаря ее преследованию, — факт, который он вполне осознает, но он считает, что это заканчивается простым увеличением знаний, а не тем, что в ее методе есть что-то, что человек, преданный материальным интересам, может ожидать оценить.

Этот взгляд подкрепляется духом, с которым он видит преследование научных исследований. Со всех сторон хорошо понимается, что когда такие исследования преследуются в духе, действительно признанном научным, никакой чисто утилитарной цели не имеется в виду. Действительно, легко увидеть, как сам факт преследования такой цели умалял бы ту тщательность исследования, которая является первым условием реального прогресса. Истинная наука требует в каждом своем исследовании полноты, далеко выходящей за рамки того, что по-видимому необходимо для ее практических применений. Точность, с которой астроном стремится измерить небеса, а химик — определить отношения конечных молекул материи, не имеет предела, кроме того, который установлен несовершенствами инструментов исследования. Не существует такого признанного разделения, как полезное и бесполезное знание. Конечная цель — не что иное, как приведение всех явлений природы под законы, столь же точные, как те, что управляют планетарными движениями.

Теперь преследование любой высокой цели в этом духе вызывает у людей широких взглядов то уважение, которое чувствуется ко всем усилиям, имеющим в виду более возвышенные цели, чем преследование выгоды. Соответственно, очень естественно классифицировать ученых и философов с людьми, которые во все века искали знаний вместо полезности. Но есть другой аспект вопроса, который покажет отношения научного прогресса к практическим делам жизни в другом свете. Я осмелюсь сказать, что величайшая потребность дня, с чисто практической точки зрения, — это более общее внедрение научного метода и научного духа в обсуждение тех политических и социальных проблем, с которыми мы сталкиваемся на нашем пути к более высокому уровню общественного благополучия. Далекие от использования методов, слишком утонченных для практических целей, то, что больше всего отличает научную мысль от другой, — это внедрение методов практической жизни в обсуждение абстрактных общих проблем. Один пример проиллюстрирует урок, который я хочу подчеркнуть.

Вопрос о тарифе является, с практической точки зрения, одним из самых важных, с которыми нашим законодателям придется иметь дело в течение следующих нескольких лет. Существует широчайшее разнообразие мнений относительно лучшей политики, которой следует придерживаться при сборе доходов от импорта. Противоборствующие интересы спорят друг с другом без какой-либо общей основы фактов или принципов, на которой можно было бы прийти к выводу. Мнения интеллигентных людей различаются почти так же широко, как мнения людей, которые непосредственно заинтересованы. Но все признают, что общественные действия в этом направлении должны диктоваться одним руководящим принципом — что следует стремиться к наибольшему благу сообщества. Та политика лучшая, которая будет наиболее способствовать этому благу. Нет также серьезного расхождения во мнениях относительно природы блага, которое следует иметь в виду; это, одним словом, увеличение национального богатства и процветания. Вопрос, по которому мнения фундаментально расходятся, — это вопрос о влиянии более высокой или более низкой ставки пошлины на интересы публики. Если бы было возможно предвидеть, с приближением к уверенности, какой эффект данный тариф оказал бы на производителей и потребителей облагаемого налогом товара и, косвенно, на каждого члена сообщества, каким-либо образом заинтересованного в товаре, мы тогда имели бы точный datum, которого у нас сейчас нет для достижения вывода. Если бы какая-то сверхчеловеческая власть, говорящая голосом непогрешимости, могла дать нам эту информацию, очевидно, что великая национальная потребность была бы удовлетворена. Никакой вопрос в практической жизни не является более важным, чем этот: как можно получить это желаемое знание об экономических эффектах тарифа?

Ответ на этот вопрос ясен и прост. Предмет должен изучаться в том же духе и, в некоторой степени, теми же методами, которые были столь успешны в продвижении нашего знания природы. Каждый знает, что в течение последних двух столетий был введен метод изучения хода природы, который был столь успешен в том, чтобы позволить нам проследить последовательность причины и следствия, что почти революционизировал общество. Сам факт того, что научный метод был столь успешен здесь, ведет к убеждению, что он мог бы быть столь же успешным в других департаментах исследования.

Те же замечания применимы к вопросам, связанным с банковским делом и валютой; стандартом стоимости; и, действительно, ко всем предметам, которые имеют финансовое значение. По каждому такому вопросу мы видим широкие различия во мнениях без какой-либо общей основы, на которую можно было бы опереться.

В ответ на это можно сказать, что в подобных случаях на самом деле нет никаких оснований для формирования мнения, а возникающие вокруг них споры — это лишь столкновение противоречивых интересов. Однако такое утверждение вовсе не согласуется с той формой, которую, как мы видим, принимает дискуссия. Почти у каждого есть твердое мнение по этим вопросам; тогда как, если бы не было данных для формирования мнения, было бы неразумно придерживаться какого-либо из них. Действительно, очевидно, что истина должна где-то существовать, и единственный открытый вопрос заключается в способе ее обнаружения. Ни один человек, проникнутый научным духом, не может утверждать, что такая истина находится за пределами возможностей человеческого интеллекта. Он может сомневаться в собственной способности постичь ее, но не может сомневаться в том, что при следовании надлежащему методу и использовании наилучших средств проблема может быть решена. На самом деле трудно доказать, почему в экономических вопросах нельзя достичь столь же точных результатов, как в физических науках. Верно, что если мы углубимся в исследование достаточно далеко, то столкнемся с более сложными условиями, поскольку будущий ход спроса и предложения выступает как неопределенный элемент. Но примечательный факт, который следует принять во внимание, заключается в том, что разногласия, на которые мы ссылаемся, зависят не от различных оценок будущего, а от различных взглядов на самые элементарные и общие принципы предмета. Это похоже на то, как если бы люди не могли договориться, является ли воздух упругим или вращается ли Земля вокруг своей оси. Почему же, если во всех областях физической науки мы находим общее согласие по широкому кругу вопросов, а сомнения начинаются лишь там, где не достигнута определенность, при обращении к экономическим вопросам мы не находим даже начала согласия?

На это нельзя дать два ответа. Это происходит потому, что эти два класса предметов исследуются с помощью разных инструментов и в разном духе. Физик обладает точной номенклатурой; использует методы исследования, хорошо приспособленные к объектам, которые он рассматривает; ведет свои изыскания, не подвергаясь нападкам со стороны тех, кто желает иных результатов; и, прежде всего, преследует их только с целью открытия истины. В экономических вопросах дело обстоит совершенно иначе. Лишь в редких случаях они изучаются без подозрения, что у исследователя есть заранее сформированная теория, которую он хочет поддержать. Если достигаются результаты, противоречащие каким-либо влиятельным интересам, эти интересы могут нанять конкурирующего исследователя, чтобы тот получил иной результат. Насколько может судить публика, результат одного человека так же хорош, как и другого, и поэтому цель остается такой же далекой, как и прежде. Мы можем быть уверены, что до тех пор, пока не появится разумная и рациональная публика, способная отличить домыслы шарлатана от исследований ученого, нынешнее положение вещей будет продолжаться. Нам необходимо такое широкое распространение научных идей, чтобы появился класс людей, занимающихся изучением экономических проблем ради них самих, и разумная публика, способная судить о том, что они делают. Необходимо улучшение целей, на которые направлено образование, и теперь стоит выяснить, в чем именно заключается это улучшение.

Требуется не просто обучение какой-либо отрасли технических наук. Никакие знания химии, физики или биологии, какими бы обширными они ни были, не могут дать учащемуся существенной помощи в формировании правильного мнения по такому вопросу, как денежное обращение. Если бы мы заявили, что политическую экономию следует изучать более широко, нас бы встретили вопросом: какую из нескольких противоречивых систем нам преподавать? Требуется не преподавание той или иной системы, а такая подготовка, чтобы студент был способен самостоятельно решить, какая система верна.

Мне кажется, что истинная потребность в образовании игнорируется как сторонниками классического, так и сторонниками научного образования. На самом деле требуется тренировка интеллектуальных способностей, и вопрос должен заключаться в том, какой метод является наилучшим для этого. Возможно, выяснилось бы, что оба противоречивых метода можно улучшить. Действительно отличительных черт, которые мы хотели бы видеть внедренными, две: одна — это научный дух, другая — научная дисциплина. Хотя под каждой из этих рубрик можно классифицировать множество деталей, существует одна, имеющая первостепенное значение, на которой мы должны настаивать.

Единственная черта научного духа, которая перевешивает все остальные по важности, — это любовь к знанию ради самого знания. Если с помощью нашей системы образования мы сможем привить это чувство, мы сделаем то, что с общественной точки зрения стоит больше, чем любое количество технических знаний, потому что мы заложим фундамент всех знаний. Пока люди изучают только то, что, по их мнению, будет полезным, их знания будут частичными и недостаточными. Я думаю, что именно постоянное внушение этого факта опытом, а не какие-либо рассуждения, обусловливает неизменную высокую оценку гуманитарного образования. Каждый деловой человек знает, что подготовка в бизнес-колледже мало помогает в борьбе за жизнь и что люди с университетским образованием имеют огромное преимущество даже в тех областях, где само образование является второстепенным делом. Мы привыкли видеть насмешки над вопросами, которые иногда задают кандидатам на государственную службу, потому что эти вопросы касаются предметов, знание которых не является существенным. Ответ на всю подобную критику заключается в том, что нет качества, которое более определенно гарантировало бы полезность человека для общества, чем склонность к приобретению бесполезных знаний. Большинство наших граждан проявляют широкий интерес к общественным делам, иначе наша форма правления потерпела бы крах. Но желательно, чтобы их изучение общественных мер было более критическим и охватывало более широкий круг вопросов. Особенно желательно, чтобы выводы, к которым они приходят, не были затронуты партийными симпатиями. Чем сильнее в их природе будет воспитана любовь к чистой истине, тем лучше будет достигнута эта цель.

Научная дисциплина, на которую я главным образом прошу обратить ваше внимание, состоит в обучении ученого научному использованию языка. Хотя о логике науки можно написать целые тома, существует одна общая черта ее метода, имеющая фундаментальное значение. Она заключается в том, что каждый термин, который она использует, и каждое положение, которое она провозглашает, имеют точное значение, которое может быть сделано очевидным с помощью надлежащих определений. Этот общий принцип научного языка гораздо легче привить на примере, чем подвергнуть точному описанию; но я попрошу разрешения добавить еще одну попытку к нескольким, которые я уже делал, чтобы определить его. Если бы я сказал, что когда утверждение делается на языке науки, говорящий знает, что он имеет в виду, а слушающий либо знает это, либо может быть приведен к пониманию этого с помощью надлежащих определений, и что это единство понимания часто не достигается в других областях мысли, меня могли бы понять так, будто я бросаю тень на целые области исследования. Не намереваясь бросать такую тень, я все же могу сказать, что язык и утверждения достойны называться научными по мере приближения к этому стандарту; и, более того, что говорится и пишется очень много такого, что не соответствует этому требованию. Тот факт, что слова теряют свое значение, когда их извлекают из связей, в которых это значение было приобретено, и используют для более высоких целей, — это то, что, я думаю, редко осознается. Нет ничего более любопытного в истории философских исследований, чем частота бесконечных споров по предметам, где невозможно достичь согласия, потому что противоборствующие стороны не используют слова в одном и том же смысле. То, что история науки не свободна от этого упрека, показывает факт долгого спора о том, пропорциональна ли сила движущегося тела простой скорости или ее квадрату. Ни одна из сторон в споре не сочла нужным определить, что они подразумевают под словом «сила», и в конце концов выяснилось, что если бы определение было согласовано, кажущееся различие во мнениях исчезло бы. Пожалуй, самой поразительной чертой этого случая, характерной для научного спора, было то, что противоборствующие стороны не расходились в решении ни одной конкретной механической задачи. Я говорю, что это любопытно, потому что сам факт их согласия по каждому конкретному вопросу, который мог быть представлен, должен был прояснить, что в дискуссии об измерении силы отсутствовало какое-то заблуждение. Благотворный эффект научного духа проявляется в том, что эта дискуссия почти уникальна в истории науки за последние два столетия, и что сами ученые смогли увидеть вовлеченное в нее заблуждение и таким образом привести дело к завершению.

Если мы теперь обратимся к дискуссиям философов, мы найдем по крайней мере один еще более поразительный пример того же рода. Вопрос о свободе человеческой воли, я полагаю, бушует веками. Нельзя сказать, что какой-либо вывод был достигнут. Действительно, я слышал, как люди с высокими интеллектуальными достижениями признавали, что вопрос неразрешим. Теперь любопытной чертой этого спора является то, что никто из участников, по крайней мере на стороне утверждения, не предпринял серьезной попытки определить, что следует понимать под фразой «свобода воли», за исключением использования таких терминов, которые требуют определения в той же мере, что и само слово «свобода». Я полагаю, можно сделать совершенно ясным, что утверждение «Воля свободна» не имеет смысла, пока мы не проанализируем более полно различные значения, которые следует придавать слову «свободный». Теперь это слово имеет совершенно четкое значение в повседневной жизни. Мы говорим, что что-либо свободно, когда оно не подвержено внешнему ограничению. Мы также точно знаем, что имеем в виду, когда говорим, что человек свободен совершить определенное действие. Мы имеем в виду, что если он решит сделать это, нет внешнего ограничения, действующего, чтобы помешать ему. Во всех случаях в слове подразумевается отношение двух вещей: некоего активного агента или силы и присутствия или отсутствия другого ограничивающего агента. Теперь, когда мы спрашиваем, свободна ли сама воля, независимо от внешних ограничений, слово «свободный» больше не имеет смысла, потому что один из подразумеваемых в нем элементов игнорируется.

Спрашивать, свободна ли сама воля, — это все равно что спрашивать, поглощается ли сам огонь горением или одета ли сама одежда. Поэтому совсем не удивительно, что обе стороны могли спорить без конца, но это поразительнейший феномен человеческого интеллекта, что спор продолжается из поколения в поколение, а стороны так и не выяснили, было ли между ними на самом деле какое-либо различие во мнениях по этому предмету. Я осмелюсь сказать, что если такое различие и существует, ни одна из сторон никогда не анализировала значение используемых слов достаточно глубоко, чтобы показать его. Повседневный опыт каждого человека, от колыбели до могилы, показывает, что человеческие действия в такой же степени являются предметом внешних причинных влияний, как и явления природы. Оспаривать это было бы почти смехотворно. Все, на что когда-либо претендовали противники свободы как класса, — это утверждение причинно-следственной связи между актами воли и влияниями, независимыми от воли. Правда, положения такого рода могут быть выражены множеством способов, подразумевающих бесконечное количество более или менее сомнительных идей, но в этом и заключается суть дела.

Предполагать, что сторонники другой стороны намеревались спорить по этому положению, означало бы предположить, что они не знали, что говорят. Вывод, который напрашивается, заключается в том, что, хотя люди проводят всю свою жизнь в изучении самых возвышенных областей человеческой мысли, это не защищает их от опасности использования слов без смысла. Было бы признаком невежества, а не проницательности, поспешно осуждать положения по предметам, с которыми мы не очень хорошо знакомы, только потому, что мы не понимаем их значения. Я не хочу намекать, что сама философия подвержена этому упреку. Когда мы видим философское положение, выраженное терминами, которые мы не понимаем, самый скромный и благожелательный взгляд — предположить, что это происходит из-за нашего недостатка знаний. Нет ничего проще для невежды, чем высмеивать положения ученых. И все же, при всей осторожности, я не могу не чувствовать, что споры, на которые я ссылался, доказывают необходимость привнесения научной точности языка во всю область мысли. Если бы дискуссия была ограничена немногими, а другие философы проанализировали бы предмет и показали фиктивный характер дискуссии или указали бы, где мнения действительно могли бы расходиться, в этом не было бы ничего унизительного для философов. Но самое показательное обстоятельство заключается в том, что, хотя значительная часть философских писателей в последнее время уделяла этому предмету больше или меньше внимания, немногие или никто не внесли даже этого скромного вклада. Я говорю об этом с некоторой уверенностью, потому что несколько лет назад я написал одному из самых проницательных мыслителей страны, спрашивая, может ли он найти в философской литературе какие-либо термины или определения, выражающие три различных смысла, в которых использовалось не только слово «свобода», но и почти все слова, подразумевающие свободу. Его поиск был тщетным.

Ничего подобного не происходит в практических делах жизни. Все термины, используемые в бизнесе, какими бы общими или абстрактными они ни были, имеют то четко определенное значение, которое является первым требованием научного языка. Теперь один важный урок, который я хочу внушить, заключается в том, что язык науки в этом отношении соответствует языку бизнеса; в том, что каждый термин, который используется, имеет значение, настолько четко определенное, насколько это может позволить предмет дискуссии. Будет поучительным упражнением выяснить, что это за особенность научного и делового языка. Можно показать, что определенное требование должно выполняться всем языком, предназначенным для открытия истины, которое выполняется только двумя классами языка, которые я описал. Одной из самых распространенных ошибок дискурса является предположение, что любое общее выражение, которое мы можем использовать, всегда передает идею, независимо от предмета дискурса. Истинное положение дел, возможно, лучше всего можно увидеть, начав с основ вещей и изучив, при каких условиях язык может действительно передавать идеи.

Предположим, к нам попал человек с хорошо развитым интеллектом, но не знакомый ни с одним языком или словом, которые мы используем. Совершенно бесполезно разговаривать с ним, потому что ничего из того, что мы говорим, не передает никакого смысла его разуму. Мы не можем предоставить ему никакого словаря, потому что по гипотезе он не знает ни одного языка, к которому у нас есть доступ. Как нам приступить к передаче наших идей ему? Очевидно, есть только один возможный путь — через его чувства. Вне этого средства приведения его в контакт с нами мы не можем иметь с ним никакой коммуникации. Поэтому мы начинаем с того, что показываем ему чувственные объекты и даем ему понять, что определенные слова, которые мы используем, соответствуют этим объектам. После того как он таким образом приобрел небольшой словарный запас, мы даем ему понять, что другие термины относятся к отношениям между объектами, которые он может воспринимать своими чувствами. Затем он узнает путем индукции, что существуют термины, которые применяются не к специальным объектам, а к целым классам объектов. Продолжая тот же процесс, он узнает, что существуют определенные атрибуты объектов, становящиеся известными по тому, как они воздействуют на его чувства, к которым применяются абстрактные термины. Изучив все это, мы можем научить его новым словам, комбинируя слова без демонстрации уже известных объектов. Используя эти слова, мы можем продвинуться еще дальше, выстраивая, так сказать, полный язык. Но на каждом шагу есть один предел. Каждый термин, который мы делаем известным ему, должен в конечном итоге зависеть от терминов, значение которых он изучил из их связи со специальными объектами чувств.

Чтобы передать ему знание слов, выражающих психические состояния, необходимо предположить, что его собственный разум подвержен этим состояниям так же, как и наш, и что мы можем каким-то образом указать на них нашими действиями. То, что первая гипотеза достаточно хорошо обоснована, может быть сделано очевидным, пока поддерживается последовательность различных слов и идей. Если бы никакой такой последовательности значений с его стороны не было очевидно, это могло бы указывать на то, что операции его разума были настолько отличны от наших, что никакая такая передача идей была невозможна. Неопределенность в этом отношении должна возникнуть, как только мы выходим за пределы тех психических состояний, которые передают себя чувствам других.

Теперь мы видим, что для того, чтобы передать нашему иностранцу знание языка, мы должны следовать правилам, подобным тем, которые необходимы для устойчивости здания. Фундамент здания должен быть хорошо заложен на объектах, познаваемых его пятью чувствами. Конечно, разум, так же как и внешний объект, может быть фактором в определении идей, которые слова призваны выражать; но это никоим образом не аннулирует условия, которые мы налагаем. Какую бы теорию мы ни приняли относительно относительной роли, которую играют познающий субъект и внешний объект в приобретении знаний, остается верным то, что никакое знание значения слова не может быть приобретено иначе, как через чувства, и что значение, следовательно, ограничено чувствами. Если мы нарушаем правило основывать каждое значение на значениях, лежащих ниже него, и иметь целое, в конечном итоге покоящееся на чувственном фундаменте, мы сразу же переходим в звук без смысла. Мы можем научить его использованию расширенного словарного запаса, к терминам которого он может применять идеи своего собственного, более или менее расплывчатые, но не будет способа решить, придает ли он этим терминам то же значение, что и мы.

То, что мы показали верным для разумного иностранца, является обязательно верным для растущего ребенка. Мы приходим в мир без знания значения слов и можем приобрести такое знание только путем процесса, который мы нашли применимым к разумному иностранцу. Но ограничение себя этими пределами в использовании языка требует курса суровой умственной дисциплины. Нарушение правила будет естественно казаться недисциплинированному разуму признаком интеллектуальной силы, а не наоборот. В нашей системе образования учащемуся предлагается всякое искушение нарушить правило путем беглого использования языка, относительно которого сомнительно, придает ли он сам ясные понятия, и который он никогда не может быть уверен, что внушает его слушателю идеи, которые он желает передать. Действительно, мы нередко видим, даже среди практических педагогов, выражения явной антипатии к научной точности языка, настолько очевидно противоречащие здравому смыслу, что их можно приписать только неспособности понять смысл языка, который они критикуют.

Пожалуй, самый вредный эффект в этом направлении возникает из естественной склонности разума, когда он не подвержен научной дисциплине, думать о словах, выражающих чувственные объекты и их отношения, как о подразумевающих определенные сверхчувственные атрибуты. Это часто наблюдается в неприязни метафизического разума принимать научное утверждение о факте просто как факт. Эта неприязнь обычно не возникает в отношении повседневных дел жизни. Когда мы говорим, что Земля круглая, мы констатируем истину, которую каждый готов принять как окончательную. Если бы, не отрицая, что Земля круглая, кто-то раскритиковал это утверждение на том основании, что она не обязательно круглая, а может быть какой-то другой формы, мы бы просто улыбнулись такому использованию языка. Но когда мы берем более общее утверждение и утверждаем, что законы природы неумолимы и что все явления, насколько мы можем показать, происходят в соответствии с их требованиями, мы встречаемся с родом критики, с которым все мы знакомы, но который я не в состоянии адекватно описать. Никто не отрицает, что как факт, и насколько простирается его опыт, эти законы действительно кажутся неумолимыми. Я никогда не слышал, чтобы кто-либо из нынешнего поколения претендовал на описание природного явления с открытым убеждением, что оно не является продуктом естественного закона; однако мы постоянно слышим, как научный взгляд критикуют на том основании, что события МОГУТ происходить, не будучи подчиненными естественному закону. Слово «могут» в этой связи — это то, к чему мы не можем придать никакого значения, выражающего чувственное отношение.

Аналогичный конфликт между научным использованием языка и использованием, которое делают некоторые философы, обнаруживается в связи с идеей причинности. Фундаментально слово «причина» используется в научном языке в том же смысле, что и в языке обыденной жизни. Когда мы обсуждаем с нашими соседями причину приступа болезни, пожара или холодной погоды, ни малейшей двусмысленности не придает использование этого слова, потому что любое значение, которое может быть ему придано, основано только на точном анализе идей, вовлеченных в него из повседневного использования. Ни один философ не возражает против обычного значения этого слова, однако мы часто находим людей, выдающихся в интеллектуальном мире, которые не потерпят, чтобы ученый использовал это слово таким образом. В каждом объяснении, которое он может дать его использованию, они обнаруживают двусмысленность. Они настаивают, что при любом надлежащем использовании термина должна подразумеваться идея силы. Но какое значение здесь придается слову «сила» и как нам сначала свести его к чувственной форме, а затем применить его значение к операциям природы? Можно ли это сделать, я не спрашиваю. Все, что я утверждаю, — это то, что если мы хотим сделать это, мы должны выйти за пределы области научного утверждения.

Пожалуй, самое большое преимущество использования символического и другого математического языка в научных исследованиях заключается в том, что он не может быть сделан подразумевающим что-либо, кроме того, что имеет в виду говорящий. Он придерживается предмета дискурса с упорством, которое не может преодолеть никакая критика. В результате, всякий раз, когда наука сводится к математической форме, ее выводы больше не являются предметом философских нападок. Чтобы обеспечить такое же желательное качество во всем остальном научном языке, необходимо придать ему, насколько это возможно, ту же простоту значения, которая присуща математическим символам. Это нелегко, потому что мы вынуждены использовать слова обычного языка, и невозможно лишить их того, что они могут подразумевать для обычных слушателей.

Я таким образом стремился прояснить, что язык науки соответствует языку обыденной жизни, и особенно деловой жизни, ограничивая свое значение явлениями. Аналогичное утверждение можно сделать о методе и объектах научного исследования. Я думаю, профессор Клиффорд был очень удачен в определении науки как организованного здравого смысла. Фундамент ее самых широких общих творений заложен не в каких-либо искусственных теориях, а в естественных убеждениях и склонностях человеческого разума. Ее позиция против тех, кто отрицает эти обобщения, вполне аналогична той, которую заняла шотландская школа философии против скептицизма Юма.

Можно спросить: если методы и язык науки соответствуют методам и языку практической жизни, почему повседневная дисциплина этой жизни не так хороша, как дисциплина науки? Ответ заключается в том, что способность переносить способы мышления обыденной жизни на предметы более высокого порядка общности — это редкая способность, которую можно приобрести только путем научной дисциплины. Мы хотим, чтобы в общественных делах люди рассуждали о вопросах финансов, торговли, национального богатства, законодательства и администрации с тем же осознанием практической стороны, с каким они рассуждают о своих собственных интересах. Когда эта привычка однажды приобретена и оценена, научный метод будет естественно применен к изучению вопросов социальной политики. Когда к таким вопросам проявляется научный интерес, их границы будут расширены за пределы непосредственно вовлеченных полезностей, и одно важное условие непрерывного прогресса будет выполнено.

XXI

ПЕРСПЕКТИВЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Испытание летательного аппарата секретаря Лэнгли, которое, по-видимому, на время закончилось неудачей, затрагивает симпатическую струну в устройстве нашей расы. Разве мы не властелины творения? Разве мы не опоясали Землю проводами, через которые говорим с нашими антиподами? Разве мы не путешествуем с континента на континент через океаны, которые не может пересечь ни одно животное, и со скоростью, о которой наши предки никогда не мечтали? Разве все остальное животное творение не настолько уступает нам во всем, что лучшее, что оно может сделать, — это стать полностью подчиненным нашим нуждам, умирая, если нужно, чтобы его плоть стала лакомым блюдом на наших столах? И все же здесь есть незначительная маленькая птичка, из чьего разума, если разум у нее есть, исключены все концепции естественного закона, применяющая правила аэродинамики в приложении механической силы к цели, которой мы никогда не могли достичь, и это с полной легкостью и отсутствием сознания того, что она делает экстраординарную вещь. Конечно, наше знание естественных законов и тот изобретательский гений, который позволил нам подчинить всю природу нашим нуждам, должны также позволить нам делать все, что может делать птица. Поэтому мы должны летать. Если мы еще не можем этого сделать, то только потому, что мы не докопались до сути предмета. Наши преемники в недалеком будущем обязательно добьются успеха.

На первый взгляд это очень естественный и правдоподобный взгляд на дело. И все же существует ряд обстоятельств, которые мы должны принять во внимание, прежде чем пытаться сделать уверенный прогноз. Наша надежда на будущее основана на том, что мы сделали в прошлом. Но когда мы делаем выводы из прошлых успехов, мы не должны упускать из виду условия, от которых зависел успех. Нет преимущества, у которого не было бы сопутствующих недостатков; нет силы, у которой не было бы сопутствующей слабости. У богатства есть свои испытания, а у здоровья — свои опасности. Мы должны ожидать, что наше огромное превосходство над птицей будет связано с условиями, которые дали бы ей преимущество в какой-то момент. Небольшое исследование сделает эти условия ясными.

Мы можем рассматривать птицу как своего рода летательный аппарат, полный сам по себе, фундаментально необходимыми частями которого являются мозг и нервная система. Никакой такой аппарат не может перемещаться по воздуху, если им не управляет нечто, обладающее жизнью. Помимо этого, он был бы мало полезен нам, если бы не нес на своих крыльях людей. Таким образом, мы сталкиваемся с трудностью на первом же шаге — мы не можем дать мозг и нервную систему нашему аппарату. Эти необходимые дополнения должны быть предоставлены человеком, который не является частью аппарата, а чем-то, что он несет. Птица — это законченный аппарат сам по себе. Наш воздушный корабль должен быть аппаратом плюс человек. Теперь, человек, я полагаю, тяжелее любой птицы, которая летает. Предел, который разреженность воздуха накладывает на его способность поддерживать крылья, в сочетании с общим весом человека и аппарата, создает недостаток, который мы не должны слишком поспешно предполагать, что способны преодолеть. Пример птицы не доказывает, что человек может летать. Сто пятьдесят фунтов мертвого веса, который управляющий аппаратом должен добавить к нему сверх того, что необходимо птице, вполне могут оказаться непреодолимым препятствием для успеха.

Мне вряд ли нужно отмечать, что преимущество, которым обладает птица, имеет свои сопутствующие недостатки, когда мы рассматриваем другие движения, кроме полета. Ее крылья — это просто одна пара ее ног, и человеческая раса не могла бы позволить себе отказаться от своих рук ради самых эффективных крыльев, которые могла бы предоставить природа или искусство.

Еще один момент, который следует рассмотреть, заключается в том, что птица действует путем применения силы особого рода, которая свойственна животному творению, и к которой никогда не было сделано приближения ни в каком механизме. Эта сила — та, которая дает начало мышечному действию, необходимым условием которого является прямое действие нервной системы. У нас не может быть мышц или нервов для нашего летательного аппарата. Мы должны заменить их такими грубыми и неуклюжими дополнениями, как паровые двигатели и электрические батареи. Может, конечно, показаться странным, если человек никогда не обнаружит никакой комбинации веществ, которые под влиянием какого-либо такого агента, как электрический ток, будут расширяться и сокращаться, как мышца. Но если он когда-нибудь это сделает, время еще в будущем. Мы не видим рассвета эпохи, в которую будет произведен такой результат.

Можно ввести еще одно соображение общего характера. Как правило, в изобретениях, как и в открытиях, случается неожиданное. Есть много проблем, которые очаровывали человечество с тех пор, как началась цивилизация, в решении которых мы достигли малого или никакого прогресса. Единственное удовлетворение, которое мы можем чувствовать в нашем обращении с великими геометрическими проблемами древности, заключается в том, что мы показали их решение невозможным. Математик сегодняшнего дня признает, что он не может ни квадратировать круг, ни дублировать куб, ни трисектировать угол. Не могут ли наши механики, подобным же образом, быть в конечном итоге вынуждены признать, что воздушный полет — это одна из того великого класса проблем, с которыми человек никогда не сможет справиться, и отказаться от всех попыток бороться с ней?

[Иллюстрация с подписью: ВОЗДУШНЫЙ КОРАБЛЬ ПРОФЕССОРА ЛЭНГЛИ]

Дело в том, что изобретения и открытия, несмотря на их кажущийся широкий размах, шли по довольно более узким линиям, чем принято полагать. Если бы сто лет назад самому проницательному из смертных сказали, что до того, как девятнадцатый век закончится, лицо Земли изменится, время и пространство будут почти уничтожены, а связь между континентами станет более быстрой и легкой, чем она была между городами в его время; и если бы его попросили проявить свое самое дикое воображение в изображении того, что может произойти, — дирижабль и летательный аппарат, вероятно, заняли бы видное место в его схеме, но ни парохода, ни железной дороги, ни телеграфа, ни телефона там не было бы. Вероятно, ни одно новое средство, которое он мог бы вообразить, не было бы тем, которое осуществилось.

Мне совершенно ясно, что успех должен ожидать прогресса иного рода, чем тот, к которому стремятся изобретатели летательных аппаратов. Нам нужно великое открытие, а не великое изобретение. К сожалению, мы не всегда ценим различие между прогрессом в научном открытии и остроумным применением открытия к нуждам цивилизации. Имя Маркони знакомо каждому уху; имена Максвелла и Герца, которые сделали открытия, сделавшие возможной беспроводную телеграфию, вспоминаются редко. Современный прогресс является результатом двух факторов: открытий законов природы и действий или возможностей в природе, и применения таких открытий к практическим целям. Первое — это работа научного исследователя, второе — изобретателя.

В свете научных открытий последних десяти лет, которые, приведя к результатам, которые казались бы химерическими, если бы были предсказаны, привели к извлечению вещества, которое, кажется, бросает вызов законам и пределам природы, излучая поток тепла, даже когда охлаждено до самой низкой точки, которую может достичь наука, — вещества, несколько крупинок которого содержат достаточно силы, чтобы запустить железнодорожный поезд, и воплощают почти само вечное движение, — был бы смелым пророком тот, кто установил бы какой-либо предел возможным открытиям в царстве природы. Мы связываем Вселенную агентами, которые проходят от Солнца к планете и от звезды к звезде. Мы полны решимости выяснить все, что можем, о таинственной эфирной среде, которая, как предполагается, заполняет все пространство и которая передает свет и тепло от одного небесного тела к другому, но которая все же ускользает от всякого прямого исследования. Мы всматриваемся в сам закон тяготения с полной надеждой обнаружить что-то в его происхождении, что может позволить нам избежать его действия. Время от времени философы воображают путь к успеху открытым, но ничего, что можно практически назвать успехом, еще не было достигнуто или даже приближено. Когда это будет достигнуто, когда мы сможем точно сказать, почему материя притягивается, тогда возникнет вопрос, как эта доселе неизменная сила может быть контролируема и регулируема. С ответом на этот вопрос проблема взаимодействия между эфиром и материей может быть решена. То, что взаимодействие происходит между эфирами и молекулами, показывает излучение тепла всеми телами. Когда молекулы объединены в массу, это взаимодействие прекращается, так что самые легкие объекты пролетают сквозь эфир без сопротивления. Почему это так? Почему эфир действует на молекулу, а не на массу? Когда мы сможем произвести последнее и когда взаимное действие можно будет контролировать, тогда тяготение может быть преодолено, и тогда люди смогут строить не просто дирижабли, а корабли, которые будут летать над воздухом и перевозить своих пассажиров с континента на континент со скоростью небесных движений.

Первый вопрос, который возникает у читателя в связи с этими соображениями, заключается в том, возможен ли какой-либо такой результат; находится ли в пределах власти человека открыть природу светоносного эфира и причину тяготения. На это самый глубокий философ может только ответить: «Я не знаю». Вполне возможно, что врата, в которые он стучится, по самой природе вещей неспособны быть открытыми. Может быть, разум человека неспособен постичь секреты внутри них. У меня даже возникал вопрос: если бы существо такой сверхъестественной силы, чтобы понимать операции, происходящие в молекуле материи или в электрическом токе, как мы понимаем операции парового двигателя, попыталось объяснить их нам, встретило бы оно больше успеха, чем мы в объяснении рыбе двигателей корабля, который так грубо вторгается в ее владения? Как заметил Уильям К. Клиффорд, возможно, самый ясный ум, который когда-либо изучал такие проблемы, возможно, что законы геометрии для пространств бесконечно малых настолько отличаются от законов больших пространств, что мы обязательно должны быть неспособны постичь их.

Тем не менее, рассматривая просто возможности, не исключено, что двадцатый век может быть предназначен для того, чтобы сделать известными естественные силы, которые позволят нам летать с континента на континент со скоростью, намного превышающей скорость птицы.

Но когда мы спрашиваем, возможен ли воздушный полет в нынешнем состоянии наших знаний, можно ли из таких материалов, которыми мы обладаем, сделать комбинацию стали, ткани и проволоки, которая, приводимая в движение силой электричества или пара, образует успешный летательный аппарат, перспектива может быть совершенно иной. Чтобы судить о ней здраво, давайте помнить о трудностях, с которыми сталкиваются в любом летательном аппарате. Основной принцип, на котором должен быть сконструирован любой такой аппарат, — это принцип аэроплана. Это само по себе было бы самым простым из всех летунов, а следовательно, лучшим, если бы его можно было привести в действие. Вовлеченный принцип может быть легко понят по прилагаемому рисунку. A M — это сечение плоской поверхности, скажем, тонкого листа металла или ткани, поддерживаемой проволокой. Он движется сквозь воздух, последний представлен горизонтальными рядами точек. Направление движения — это направление горизонтальной линии A P. Аэроплан имеет небольшой наклон, измеряемый пропорцией между перпендикуляром M P и длиной A P. Мы можем поднять край M или опустить его по желанию. Теперь интересный момент, и тот, на котором основаны надежды изобретателей, заключается в том, что если мы придадим плоскости любой заданный наклон, даже такой малый, что перпендикуляр M P составляет всего два или три процента от длины A M, мы можем также рассчитать определенную скорость движения сквозь воздух, которая, если будет придана плоскости, позволит ей нести любой требуемый вес. Плоскость десять футов в квадрате, например, не нуждалась бы в большом наклоне, и ей не потребовалась бы скорость выше нескольких сотен футов в секунду, чтобы нести человека. Что еще более важно, чем выше скорость, тем меньше требуется наклон, и, если мы оставим без рассмотрения трение воздуха и сопротивление, возникающее от любого объекта, который аппарат может нести, тем меньше лошадиных сил расходуется на движение плоскости.

[Иллюстрация]

Максим продемонстрировал это экспериментом несколько лет назад. Он обнаружил, что при небольшом наклоне он может легко придать своему аэроплану, когда тот скользил вперед по направляющим, такую скорость, что он сам поднимался с направляющих. Вся проблема успешного летательного аппарата, следовательно, заключается в организации аэроплана, который будет двигаться сквозь воздух с необходимой скоростью.

Практические трудности на пути реализации движения такого объекта очевидны. Аэроплан должен иметь свои пропеллеры. Они должны приводиться в движение двигателем с источником энергии. Вес — это существенное качество каждого двигателя. Пропеллеры должны быть сделаны из металла, который имеет свою слабость и который подвержен поломке, когда его скорость достигает определенного предела. И, предоставив полный успех, представьте гордого обладателя аэроплана, несущегося сквозь воздух со скоростью несколько сотен футов в секунду! Именно скорость одна поддерживает его. Как он собирается остановиться? Как только он замедляет свою скорость, он начинает падать. Он может, конечно, увеличить наклон своего аэроплана. Тогда он увеличивает сопротивление поддерживающей силе. Как только он останавливается, он падает мертвой массой. Как он достигнет земли, не разрушив свою деликатную механику? Я не думаю, что самый изобретательный изобретатель еще даже положил на бумагу демонстративно успешный способ преодоления этой трудности. Единственный луч надежды дает птица. Последняя действительно преуспевает в остановке и достижении земли безопасно после своего полета. Но мы уже упоминали огромные преимущества, которыми обладает птица в способности применения силы к своим крыльям, которые в ее случае образуют аэропланы. Но мы уже видели, что нет никакой механической комбинации и никакого способа применения силы, который придаст аэропланам гибкость и быстроту движения, принадлежащие крыльям птицы. Со всеми улучшениями, которые гений человека сделал в пароходе, самый большой и лучший из когда-либо построенных подвержен время от времени встрече с аварией. Когда это происходит, он просто плавает на воде, пока повреждение не будет исправлено или помощь не достигнет его. Если мы не собираемся предполагать для летательного аппарата, в дополнение ко всему остальному, иммунитет от аварий, который никакой человеческий опыт не заставляет нас верить возможным, он был бы подвержен расстройствам механики, любое из которых было бы обязательно фатальным. Если бы двигатель был необходим не только для движения корабля, но и для того, чтобы заставить его плавать — если бы по случаю любой аварии он немедленно шел ко дну со всеми на борту — в настоящее время не существовало бы такой вещи, как паровое судоходство. То, что эта трудность непреодолима, казалось бы, очень справедливым выводом, не только из неудачи всех попыток преодолеть ее, но и из того факта, что Максим никогда, насколько нам известно, не следовал своему кажущемуся успешным эксперименту.

Существует, действительно, способ атаки на нее, который может на первый взгляд показаться правдоподобным. Для того чтобы аэроплан имел свою полную поддерживающую силу, нет необходимости, чтобы его движение было непрерывно вперед. Почти горизонтальная поверхность, вращающаяся по кругу на вертикальной оси, подобно крыльям ветряной мельницы, движущимся горизонтально, выполнит все условия. Фактически, у нас есть аппарат на этом простом принципе в знакомой игрушке, которая, будучи быстро закрученной, поднимается в воздух. Почему было сделано не больше попыток применить эту систему с двумя наборами парусов, вращающимися в противоположных направлениях, я не знаю. Если бы существовала какая-либо возможность создания летательного аппарата, казалось бы, нам следовало бы смотреть в этом направлении.

Трудности, на которые я указал, — это только предварительные, очевидные на поверхности. Более фундаментальная, которую автор чувствует, может оказаться непреодолимой, основана на законе природы, который мы обязаны принять. Он заключается в том, что когда мы увеличиваем размер любого летательного аппарата, не меняя его модели, мы увеличиваем вес пропорционально кубу линейных размеров, в то время как эффективная поддерживающая сила воздуха увеличивается только как квадрат этих размеров. Чтобы проиллюстрировать принцип, давайте сделаем два летательных аппарата точно одинаковыми, только сделаем один в двойном масштабе другого по всем его размерам. Мы все знаем, что объем, а следовательно, и вес двух подобных тел пропорциональны кубам их размеров. Куб двух — восемь. Следовательно, большой аппарат будет иметь в восемь раз больший вес, чем другой. Но поверхности относятся как квадраты размеров. Квадрат двух — четыре. Более тяжелый аппарат, следовательно, будет выставлять только в четыре раза большую площадь крыла воздуху, и поэтому будет иметь явный недостаток в отношении эффективности к весу.

Механические принципы показывают, что паровые давления, которые выдержали бы двигатели, были бы теми же самыми, и что больший двигатель, хотя он имел бы более чем в четыре раза больше лошадиных сил, чем другой, имел бы менее чем в восемь раз. Больший из двух аппаратов, следовательно, был бы в невыгодном положении, которое можно было бы преодолеть только путем уменьшения толщины его частей, особенно его крыльев, до толщины другого аппарата. Тогда мы потеряли бы в прочности. Из этого следует, что чем меньше аппарат, тем больше его преимущество, и самый маленький возможный летательный аппарат будет первым, который станет успешным.

Мы видим принцип куба, воплощенный в животном царстве. Проворная блоха, шустрый муравей, быстроногая борзая и неуклюжий слон образуют ряд, следующим членом которого было бы животное, шатающееся под собственным весом, если бы оно вообще могло стоять или двигаться. Царство летающих животных показывает подобную градацию. Самые многочисленные летуны — это маленькие насекомые, и восходящий ряд останавливается на кондоре, который, хотя и имеет гораздо меньший вес, чем человек, как говорят, летает с трудом, когда набит пищей.

Теперь предположим, что изобретатель преуспевает, как он вполне может, в создании аппарата, который поместился бы в футляр для часов, но законченного во всех своих частях, способного летать по комнате. Он может нести кнопку, но ничего тяжелее. Окрыленный своим успехом, он делает один по той же модели в два раза больше в каждом измерении. Части первого, которые имеют длину один дюйм, он увеличивает до двух дюймов. Каждая часть в два раза длиннее, в два раза шире и в два раза толще. Результат заключается в том, что его аппарат в восемь раз тяжелее, чем раньше. Но поддерживающая поверхность только в четыре раза больше. По сравнению с меньшим аппаратом его коэффициент эффективности снижен наполовину. Он может нести две или три кнопки, но не будет нести более четырех, потому что общий вес, аппарат плюс кнопки, может быть только учетверен, и если он более чем учетверяет вес аппарата, он должен менее чем учетверить вес груза. Сколько таких увеличений он должен сделать, прежде чем его аппарат перестанет поддерживать себя, прежде чем он упадет как инертная масса, когда мы попытаемся заставить его летать сквозь воздух? Есть ли какой-либо размер, при котором он будет способен поддерживать человека? Мы можем вполне колебаться, прежде чем ответим на этот вопрос утвердительно.

Доктор Грэм Белл, с бодрым оптимизмом, который очень приятно созерцать, указал, что закон, который я только что процитировал, может быть обойден не путем создания большего аппарата по той же модели, а путем изменения последней способом, равносильным увеличению количества маленьких аппаратов. Это совершенно верно, и я хочу, чтобы было понято, что, излагая закон, который я процитировал, я ограничиваю его двумя аппаратами разных размеров по одной и той же модели во всем. Вполне вероятно, что самым эффективным летательным аппаратом был бы тот, который несут огромное количество маленьких птиц. Правдивый летописец, который спасся от облака комаров, забравшись в огромный металлический горшок, а затем развлекался тем, что заклинивал усики насекомых, которые просверлили горшок, пока, к его ужасу, они не стали настолько многочисленными, что улетели с покрытием, был более научным, чем он предполагал. Да, достаточное количество колибри, если бы мы могли объединить их силы, перенесло бы экскурсионную группу людей по воздуху. Если часовщик может сделать аппарат, который будет летать по комнате с кнопкой, то, объединив десять тысяч таких аппаратов, он может быть способен нести человека. Но как будут применены объединенные силы?

Трудности, на которые я указал, применимы только к летательному аппарату в собственном смысле этого слова, а не к управляемому воздушному шару или дирижаблю. Интересно заметить, что закон меняется на противоположный в случае тела, которое не поддерживается сопротивлением жидкости, в которую оно погружено, а плавает в ней, например, корабль или воздушный шар. Когда мы удваиваем линейные размеры парохода во всех его частях, мы увеличиваем не только его вес, но и его плавучесть, его грузоподъемность и мощность его двигателя в восемь раз. Но сопротивление, которое он встречает при прохождении сквозь воду с заданной скоростью, умножается только в четыре раза. Следовательно, чем больше мы строим пароход, тем экономичнее применение силы, необходимой для движения его с заданной скоростью. Именно этот закон привел к значительному увеличению размера океанских пароходов в последнее время. Пропорционально уменьшающееся сопротивление, которое в летательном аппарате представляет плавучесть, в корабле является чем-то, что нужно преодолеть. Таким образом, происходит полное изменение закона в его практическом применении к двум случаям.

Воздушный шар находится в том же классе, что и корабль. Если оставить в стороне практические трудности, чем больше он построен, тем эффективнее он будет, и тем выгоднее будет отношение силы, необходимой для движения его, к сопротивлению, которое нужно преодолеть.

Если, следовательно, у нас когда-либо будет воздушная навигация с нашими нынешними знаниями о природных возможностях, именно на дирижабль, плавающий в воздухе, а не на летательный аппарат, покоящийся на воздухе, нам следует смотреть. В свете закона, который я изложил, предмет, хотя и совсем не многообещающий, кажется заслуживающим большего внимания, чем он получил. Совсем не исключено, что если бы искусный и опытный морской конструктор, при помощи способного корпуса помощников, спроектировал дирижабль диаметром не менее двухсот футов и длиной по крайней мере в четыре или пять раз большей, сконструированный, возможно, из текстильного вещества, непроницаемого для газа и поддерживаемого легким каркасом, но, скорее, из чрезвычайно тонких стальных пластин, поддерживаемых рамой, приспособленной для обеспечения величайшей комбинации прочности и легкости, он мог бы обнаружить, что результат — это, по крайней мере в идеале, корабль, который будет двигаться сквозь воздух паровым двигателем со скоростью, намного превышающей скорость самого быстрого атлантического лайнера. Затем возникла бы практическая проблема реализации корабля путем преодоления механических трудностей, вовлеченных в конструкцию такого огромного и легкого каркаса. Я совсем не был бы удивлен, если бы результат точного расчета, необходимого для определения вопроса, привел к утвердительному выводу, но я совершенно неспособен судить, может ли сталь быть прокатана в части размера и формы, требуемых в механизме.

При суждении о возможности коммерческого успеха дешевизна современного транспорта — это элемент в деле, который не следует упускать из виду. Я полагаю, что основная часть сопротивления, которое встречает ограниченный экспресс-поезд, — это сопротивление воздуха. Это было бы так же велико для дирижабля, как и для поезда. Важная часть стоимости транспортировки товаров из Чикаго в Лондон — это стоимость их погрузки в транспортные средства, будь то вагоны или корабли, и их выгрузки. Стоимость отправки пары обуви из магазина в Нью-Йорке до резиденции владельца, если я не ошибаюсь, намного больше, чем простая стоимость их транспортировки через Атлантику. Даже если управляемый воздушный шар пересечет Атлантику, из этого не следует, что он сможет конкурировать с пароходом в перевозке пассажиров и грузов.

Я могу, в заключение, предостеречь читателя по одному пункту. Я был бы очень огорчен, если бы мое предложение о преимуществе огромного дирижабля привело к тому, что предмет был бы взят в разработку кем-либо иным, кроме искусных инженеров или конструкторов, способных бороться со всеми проблемами, относящимися к прочности и сопротивлению материалов. В качестве единственного примера того, чего следует избегать, я могу упомянуть проект, который иногда обсуждался, создания воздушного шара путем выкачивания воздуха из очень тонкого, полого сосуда. Такой проект настолько бесполезен, насколько это можно вообразить; никакое известное вещество не начало бы сопротивляться необходимому давлению. Наш воздушный корабль должен быть наполнен каким-то веществом, более легким, чем воздух. Будет ли нагретый воздух отвечать цели или нам придется использовать газ — это вопрос для проектировщика.

Возвращаясь к нашей главной теме, все должны признать, что если какая-либо надежда на летательный аппарат может быть развлечена, она должна быть основана скорее на общей вере в то, что человечество собирается сделать, чем на рассуждениях или опыте. Мы решили проблему разговоров между двумя широко разделенными городами и телеграфирования с континента на континент и с острова на остров под всеми океанами — поэтому мы решим проблему полета. Но, как я уже намекал, существует другой великий факт прогресса, который должен ограничить эту надежду. Как почти универсальное правило, мы никогда не решали проблему, над которой наши предшественники работали напрасно, если только не через открытие какого-то агента, о котором у них не было концепции. Демонстрация того, что никакая возможная комбинация известных веществ, известных форм механики и известных форм силы не может быть объединена в практичный аппарат, с помощью которого люди будут летать на большие расстояния сквозь воздух, кажется автору настолько полной, насколько это возможно для демонстрации любого физического факта. Но давайте откроем вещество в сто раз прочнее стали, и с этим какую-то форму силы, доселе не подозреваемую, которая позволит нам использовать эту прочность, или давайте откроем какой-то способ обращения закона тяготения, чтобы материя могла отталкиваться Землей, а не притягиваться — тогда у нас может быть летательный аппарат. Но у нас есть все основания полагать, что просто остроумные приспособления с нашими нынешними средствами и формами силы будут такими же тщетными в будущем, как они были в прошлом.