От первых проблесков научной мысли, которые начинают встречаться около двух с половиной тысяч лет тому назад, до грандиозного развития современной науки было ещё очень далеко. Человечеству предстояло пройти длинный и трудный путь, раньше чем познание окружающего мира расширилось настолько, что стала возможна разумная постановка вопроса о происхождении Земли. Ведь для этого нужно было сначала выяснить, что же такое представляет собой наша Земля, какое место занимает она во Вселенной. А разрешение этих вопросов было возможно лишь при условии полного освобождения от ряда предрассудков, укоренившихся в сознании людей с незапамятной древности. Важнейшими из этих предрассудков были: представление о плоской Земле, глубокая вера в её неподвижность и, быть может, ещё более глубокая уверенность в том, что вся Вселенная существует ради Земли и населяющих её людей, что Земля есть центр мироздания.
Первый важный шаг был здесь сделан греческими учёными, которым ещё за несколько веков до начала нашей эры удалось установить истинную форму Земли. Доказав шарообразность Земли, люди совсем по-новому стали смотреть на мир. Представление о Земле, как о шаре, свободно висящем в пространстве и ни на что не опирающемся, ставило перед ними множество новых, весьма важных вопросов. Вопрос о существовании антиподов (т. е. обитателей взаимно противоположных пунктов земного шара), для которых «верхом» является то, что для нас является «низом», и наоборот, — впервые дал ясно почувствовать относительность наших представлений о внешнем мире.
Следующий, не менее важный и несравненно более трудный шаг заключался в установлении движения Земли, той самой Земли, которая испокон веков была как бы символом неподвижности.
Что Земля вращается вокруг своей оси, производя этим кажущееся суточное движение светил, и одновременно обращается вокруг Солнца, завершая полный оборот в течение года, — об этом учили философы-пифагорейцы (последователи Пифагора) ещё за 400–500 лет до начала нашего летоисчисления. Но тогда это учение являлось лишь гениальной догадкой, не только не доказанной сколько-нибудь основательными рассуждениями, но и плохо согласовавшейся со всей наукой того времени. Поэтому неудивительно, что самые выдающиеся из греческих учёных — Аристотель, Архимед, Гиппарх, Птолемей — не разделяли этих взглядов, хотя хорошо их знали.
Если обратиться к знаменитому сочинению Птолемея «Альмагест» — этому величайшему памятнику астрономической литературы древних, подводящему итоги всем достижениям греческой науки в области астрономии, — то мы найдём там доводы о неподвижности Земли. Эти доводы, направленные против учения философов-пифагорейцев, казались очень убедительными не только современникам Птолемея, но и в течение ещё очень долгого времени.
Только после того, как многовековое развитие строительного дела, ремёсел и военного искусства привело к накоплению значительных сведений в области практической механики и тем самым подготовило открытие общих законов движения, только после этого мысль о вращении Земли вокруг оси стала казаться более приемлемой, нежели представление о вращении всей Вселенной вокруг ничтожно маленькой Земли. Именно с точки зрения законов механики, еще не высказанных, но уже угадываемых в своих основных чертах, стало казаться неправдоподобным суточное вращение всего неба, при котором и Солнце, и Луна, и звёзды, двигаясь с невообразимо большими скоростями, должны строго согласованно описывать свои круги вокруг Земли.
Ещё больше усилий пришлось затратить человечеству для того, чтобы убедиться в годичном движении Земли. Убеждение в неподвижности Земли, тесно связанное с верой, что Земля является центром мироздания, столь глубоко коренится в нашем непосредственном восприятии природы, что понадобилась многовековая подготовка и ожесточённая борьба, чтобы освободиться от этого предрассудка. Напомним, как это произошло.
Как только насущные потребности заставили заняться тщательным изучением звёздного неба, то очень скоро было замечено, что среди огромного количества неподвижных (т. е. не меняющих своего взаимного расположения) звёзд, образующих всем нам хорошо знакомые созвездия, имеется пять ярких звёзд, которые перемещаются среди неподвижных звёзд. Вот эти-то пять звёзд — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, — получивших название планет (греческое слово «планета» означает «блуждающий», и задали своим движением загадку, разрешение которой оказалось столь важным для всего нашего мировоззрения.
В то время, как Солнце и Луна движутся всё время в одном направлении с почти постоянной скоростью, движения планет несравненно сложнее. Каждая планета, двигаясь относительно звёзд обычно в том же направлении, как Солнце и Луна (т. е. от запада к востоку), время от времени приостанавливается и начинает движение в обратную сторону. Это попятное движение после новой остановки снова заменяется прямым движением и т. д.
Создать теорию движения Солнца и Луны, позволяющую удовлетворительно предвычислять их положение на небе, удалось ещё греческим астрономам более двух тысяч лет тому назад. Но ключ к разгадке планетных движений был найден всего лишь 400 лет тому назад, когда Коперник показал, что вся запутанность движения планет, все те петли, которые планеты описывают на небе, проис ходят от того, что мы наблюдаем их с движущейся Земли, что сама Земля есть ничто иное как одна из планет, которая подобно Меркурию, Венере, Марсу, Юпитеру и Сатурну, обращается вокруг Солнца.
Признание этого факта означало огромный сдвиг, глубочайшую революцию во всём миропонимании. Это означало окончательное ниспровержение взгляда, противопоставлявшего «небо» и «землю». Согласно этому взгляду, лежавшему в основе всей древней философии, воспринятому христианской церковью и бывшему краеугольным камнем всего мировоззрения до XVI века, Вселенная разделялась на две совершенно различные по своим качествам части: на мир подлунный — нашу Землю, где всё подчинено закону рождения, изменения и смерти, где всякое движение останавливается, всякий огонь потухает, где всё несовершенно, и на мир небесный, где всё вечно, неизменно и совершенно, где никогда не потухающие небесные светила своим неизменным движением осуществляют небесную гармонию.
Но новый взгляд на Вселенную, признание того, что «подлунный мир» и «небо» подчиняются одним и тем же законам природы, что между ними нет никакой принципиальной разницы — этот взгляд установился далеко не сразу и лишь в результате ожесточённой борьбы. Ещё Коперник считал, что небесные светила могут двигаться только по окружностям (как наиболее совершенным кривым, как бы выражающим идею вечности) и только с постоянной скоростью, так как всякое другое движение было бы, по его мнению, «недостойно небесных светил». Для Коперника, как и для Птолемея, мир ещё ограничен сферой неподвижных звёзд, хотя он, в отличие от Птолемея и считал, что неподвижные звёзды чрезвычайно удалены от нас. Излагая своё учение, Коперник отделяет то, что доступно познанию, от того, «чего мы знать не можем».
Не только для Коперника, но и для его великого продолжателя Кеплера, окончательно установившего законы движения планет, вопрос о происхождении Земли ещё стоял вне науки. Для них обоих мир неизменен — он таков, каким был сотворён. Идея развития Вселенной ещё отсутствовала. Чтобы могла возникнуть космогония, т. е. наука о развитии мира, о происхождении планет, звёзд, звёздных систем, нужен был глубокий сдвиг во всём миропонимании. Этот сдвиг, знаменовавший переход от средневекового феодализма с его церковно-схоластическим мировоззрением к новому времени, ярко выразился в философии Декарта.
В основе этой философии, оформившей в середине XVII века новый взгляд на мир, лежала могучая уверенность в том, что разум сам по себе, независимо от каких бы то ни было авторитетов, в том числе и авторитета церкви и религии, может постигнуть истину. Она вся была проникнута стремлением к причинному объяснению явлений. В своих «Началах философии», опубликованных в 1644 г., Декарт пытался построить грандиозную теорию, которая должна была объяснить развитие мира, начиная с первичного однородного состояния материи вплоть до нынешней сложной структуры солнечной системы и всей земной жизни. По его замыслу эта теория должна была охватить историю всей Вселенной, включая историю Земли, историю растений и животных, историю человека. Основой развития Вселенной Декарт провозгласил вихреобразное движение частиц вещества.
Рассматривая первоначальный мир, как хаос находящегося в движении вещества, Декарт исходил из убеждения, что природа сама может распутать сложность этого хаоса и привести части вещества в весьма стройный порядок. В результате движения и трения друг о друга частиц вещества, постоянно нарушается его однородность и постоянно образуются вихри. Под воздействием этих вихревых движений бесформенность скопления первоначального вещества сглаживается, причём мельчайшие частицы вещества осаждаются в центрах вихрей, образуя Солнце и звёзды.
Созданная Декартом теория вихрей пыталась (подобно учениям некоторых древнегреческих философов) одним общим всеобъемлющим принципом объяснить и образование миров во Вселенной, и те процессы, которые происходят в ней в настоящее время. При помощи вихрей Декарт пытался объяснить движение планет вокруг Солнца, вращение планет, движение спутников вокруг планет, и, наконец, весь процесс образования солнечной системы.
Появление теории вихрей, дающей такую стройную и исчерпывающую картину мира в его историческом развитии, произвело на современников огромное впечатление. Она впервые полностью уничтожала церковное мировоззрение, безраздельно господствовавшее в течение многих веков. В этом было её положительное значение и причина того энтузиазма, с которым относились к теории вихрей многие выдающиеся учёные не только XVII, но и начала XVIII века (Гюйгенс, Лейбниц, Бернулли).
Но непосредственного значения для развития науки теория вихрей не имела, так как была ошибочна в самых своих основах. Вместо того, чтобы выводить силы, действующие между телами, из наблюдений, Декарт исходил из произвольного предположения о существовании вихрей. Вместо того, чтобы дать настоящую научную теорию, позволяющую делать точные расчёты, которые можно сравнивать с наблюдениями, Декарт ограничился лишь общими рассуждениями, не приводящими к числовым результатам.
В 1686 году Ньютон опубликовал свои знаменитые «Математические начала натуральной философии», где все движения небесных тел сведены к одному общему принципу — закону всемирного тяготения. Согласно этому закону все тела во Вселенной, точно так же как все тела на Земле, притягиваются друг к другу с силой, которая тем больше, чем больше их массы; сила эта быстро убывает с увеличением расстояния между телами. Ньютон нанёс теории вихрей смертельный удар. Но борьба между сторонниками закона всемирного тяготения и приверженцами философии Декарта (так называемыми картезианцами) продолжалась ещё несколько десятилетий.
Ньютон и его последователи неопровержимо доказывали, что закон всемирного тяготения не только полностью, во всех деталях, объясняет движения небесных тел, но объясняет и такие явления, остававшиеся в течение тысячелетий неразрешимой загадкой, как морские приливы и предварение равноденствий. Предварение равноденствий было открыто ещё Гиппархом, который нашёл, что длина года, определённая как промежуток времени между двумя весенними равноденствиями (так называемый тропический год), на 20 минут 40 секунд короче, чем длина года, найденная как промежуток времени, по истечении которого Солнце занимает прежнее положение относительно звёзд (звёздный или сидерический год). Коперник показал, что это явление вызывается медленным перемещением земной оси, описывающей в 26 ООО лет конус. Ньютон доказал, что такое движение земной оси является неизбежным следствием закона всемирного тяготения. Более того, закон всемирного тяготения сразу же привёл к открытию новых явлений — например, сжатия Земли у полюсов.
Однако, сущность всемирного тяготения — этой удивительной силы, заставляющей частицы вещества, сколь угодно далёкие, стремиться друг к другу, — оставалась совершенно непонятной. Поэтому картезианцы считали, что закон всемирного тяготения не разрешает загадку движений небесных тел, а только заменяет её другой, между тем как теория вихрей давала, как им казалось, полное и окончательное объяснение устройства мира.
Но перед непреодолимой мощью математических доказательств картезианцам очень скоро пришлось уступить. Закон всемирного тяготения так просто и естественно раскрывал все свойства движений планет, так убедительно показывал, что сила, управляющая этими движениями, есть та самая сила тяжести, которая с детства известна каждому, этот закон так поразительно точно предсказывал новые явления, что сомневаться в том, что здесь мы действительно имеем закон природы, не было возможности.
Что же касается до сущности силы тяготения, то она стала нам известна лишь в 1915 году, когда Эйнштейн, создав общую теорию относительности, показал, что закон всемирного тяготения является одним из необходимых следствий этой теории. Таким образом, с момента, когда закон всемирного тяготения стал основой физики и астрономии, до выяснения природы силы тяготения (или, что то же — силы тяжести) прошло 230 лет, наполненных неустанными попытками разгадать тайну этой силы. Прекрасный пример того, что не всегда наука даёт немедленно ответ на интересующие нас вопросы! Но всё-таки рано или поздно она этот ответ даёт.