ОТКРЫТИЕ НА КОНЧИКЕ ПЕРА

Время от времени ученые сталкиваются лицом к лицу с явлениями странными, из ряда вон выходящими, необъяснимыми. Именно изучение таких явлений обогащает науку новыми открытиями. Для объяснения необычных явлений выдвигаются новые гипотезы.

Всякая гипотеза хороша только тогда, когда из нее можно сделать выводы, теоретически предсказать чуть-чуть больше того, что уже известно из наблюдений. Если выводы из новой гипотезы не соответствуют новым наблюдениям, значит, она ошибочна и ей не суждено стать новым словом в науке. Рождаются другие гипотезы, и так повторяется до тех пор, пока не возникнет, наконец, такая гипотеза, которая объяснит все имеющиеся в наличии наблюдательные данные. Это уже не гипотеза, а новая теория.

Тем же путем входил в жизнь закон всемирного тяготения.

Ньютон высказал этот закон, сопоставив и сведя воедино разрозненные наблюдения и гипотезы своих предшественников. Он решился предать этот закон гласности, только проверив его на примере движения Луны. Новый закон нашел прекрасное подтверждение также в споре о фигуре Земли.

И все-таки противники закона всемирного тяготения полностью не перевелись. Их возражения были разнообразными. Подвергался сомнению сам принцип взаимодействия на расстоянии без всякой передающей среды. Как это так - частицы материи ни с того ни с сего притягиваются друг к другу в пустоте? И их притяжение не зависит от первичной структуры тел? Разве могут притягиваться одинаковым образом тела, по своему строению рыхлые, неплотные, как, скажем, пробка, и тела очень плотные, наподобие свинца и ртути? Использованные Ньютоном понятия сила и масса казались абстрактными, оторванными от реальной природы, надуманными.

Справедливости ради скажем, что в понимании закона всемирного тяготения действительно имеется ряд трудностей. Ньютон сформулировал математический закон, который управляет взаимным притяжением разных тел. По формуле Ньютона можно вычислить величину притяжения. Но он вовсе не рассматривал .тех причин, благодаря которым это взаимное притяжение возникает. И это-то обстоятельство чаще других критиковалось, заодно порождая сомнения и в справедливости формулы Ньютона. Кстати сказать, сущность гравитационного взаимодействия доныне остается совершенно не ясной, и эту проблему справедливо считают одной из центральных в современной физике.

Критики закона всемирного тяготения часто указывали и на возможность ограниченности его применения. Он может быть справедлив для Земли, Марса, Юпитера, даже Сатурна. Но как знать, сохраняет ли этот закон силу и для еще больших расстояний?

Закон всемирного тяготения нуждался в надежной проверке. Нужны были свежие наблюдения, дополнительный фактический материал.

В 1781 г. неустанные наблюдения Вильяма Гершеля увенчались открытием нового члена Солнечной системы - «звезды Георга». Поначалу распространилось мнение самого Гершеля, что им обнаружена очередная комета; их к тому времени было известно довольно много. Но вскоре российский астроном и математик А. И. Лексель - ученик Леонарда Эйлера, член Петербургской Академии наук, известный исследователь комет - обнародовал результаты своих предварительных вычислений: новый небесный объект движется вокруг Солнца примерно по круговой орбите, радиус которой вдвое больше радиуса орбиты Сатурна. За восемьдесят с лишним лет «незнакомец» совершит полный оборот вокруг Солнца.

Вильям Гершель (1738-1822)

Гершель открыл не комету, а новую планету Солнечной системы - Уран. Этой планете и предстояло стать пробным камнем истинности закона всемирного тяготения.

Лексель продолжал точные вычисления и заметил некоторые неправильности в движении Урана. Наблюдения ясно говорили о том, что Уран «своевольничает». Настоящий Уран перемещается по небу чуть-чуть не так, как Уран теоретический - тот, который двигался бы в строгом соответствии с законом всемирного тяготения.

Уклонения от «законного» движения Урана были ничтожны, но из-за чего они появились? Или закон всемирного тяготения действительно не так уж строг и не годится для точного предсказания движений далеких планет? Или же существуют силы, которые слегка изменяют орбиту Урана, заставляют планету то немного отставать, то забегать вперед?

Лексель высказал предположение о существовании еще одной далекой - трансурановой - планеты. Тяготение гипотетической планеты и может служить причиной неправильностей в движении Урана. Так была высказана новая гипотеза.

Время шло. Неправильности в движении Урана нарастали, В 1830 г. расхождение между данными теории и результатами наблюдений составляло 20". К 1840 г. оно достигло 1,5' - величины вообще-то очень маленькой, но ощутимой, поскольку ошибки наблюдений во всяком случае не превышали 1", да и теория, казалось бы, тоже обеспечивала такую точность.

Установленный факт настоятельно требовал объяснения. Однако мысль о трансурановой планете по-прежнему оставалась в числе догадок, гипотез. С ней много говорилось и писалось, но никто не решался взять на себя титанический вычислительный труд: отыскать гипотетическую планету с помощью только бумаги и чернил по крохотным уклонениям в движении Урана. А что если трансурановой планеты вовсе и не существует?

Но час настал. И за работу принялись сразу двое - люди разных национальностей, граждане разных стран, никогда не видевшие друг друга в глаза. Один не догадывался о существовании другого.

Первым был Джон Кауч Адаме, англичанин, 22 лет от роду, студент колледжа Св. Джона в Кембридже, любитель астрономии, вторым - Урбен Жан Жозеф Леверье, француз, опытный вычислитель с большим стажем, штатный математик Парижской обсерватории.

Адамс с детства увлекался головоломными вычислениями. В 16 ле!*, еще в школе, он поразил родных, самостоятельно предсказав момент начала солнечного затмения. Узнав о возможности путем вычислений найти новую планету, Адаме чрезвычайно увлекся этой идеей. Полный энтузиазма, он по окончании колледжа в 1843 г. целиком ушел в эту работу, отдавая ей все свободное время. Проверяя и перепроверяя вычисления, Адамс тратил на них год за годом.

Между тем математик Парижской обсерватории Леверье занимался обычными делами. Он изучал движение Меркурия, Венеры, вычислял орбиты вновь открытых комет. В 1845 г. его неожиданно вызвал к себе директор обсерватории Франсуа Ара-го. Директор прекрасно понимал исключительное значение открытия еще одной планеты Солнечной системы и считал, что упустить такой редкий случай было бы непростительной оплошностью. Араго указал Леверье на важность этой проблемы и просил его, приостановив все остальные работы, безотлагательно сосредоточиться на вычислении орбиты гипотетической трансурановой планеты.

Леверье сел за работу в начале лета 1845 г. Адаме к этому времени уже успел решить поставленную им самим задачу. В сентябре он подготовил доклад с предсказанием положения неизвестной планеты на небе 1 октября 1845 г. Он сделал все от него зависящее. Дальнейшее было игрой случая.

Дважды ездил Адаме в Лондон для встречи с королевским астрономом. И оба раза возвращался с пустыми руками: сэр Джорж Бидделл Эйри - тот самый королевский астроном, который сомневался в осуществимости кабельной связи через Атлантику,- в эти Дни был в отлучке. Адаме оставил ему записку с изложением доклада и указанием места, где следует искать планету. Но записка была сухой и краткой, а Гринвичская обсерватория и без того завалена текущей работой. Королевский астроном не принял записку Адамса всерьез и оставил ее без последствий.

События продолжали идти своим чередом. Летом 184§ г. с окончательными результатами расчетов движения гипотетической планеты выступил в Парижской обсерватории Урбен Леверье. Научное содержание его работы по существу совпадало с работой Адамса. И тот и другой приняли одинаковые расстояния неизвестной планеты до Солнца - они вычислили его в соответствии с правилом Боде - Тициуса. Оба использовали схожие предположения о массе гипотетической планеты.

Как впоследствии выяснилось, вычисления Адамса были на редкость точными. И предсказание Леверье практически совпало с тем, которое Адамс сделал раньше него на 8 месяцев.

Но судьба работ Адамса и Леверье оставалась несхожей.

Узнав о работе Парижской обсерватории, королевский астроном в Гринвиче поспешно отдал запоздалое распоряжение включиться в поиски новой планеты. Астрономы уподобились охотникам, напавшим, наконец, на верный след. Но что это были за медлительные охотники! Не торопились ни англичане, ни французы.

Конечно, сотрудники Парижской обсерватории заинтересовались докладом Леверье, но просили отложить начало наблюдений до тех пор, пока они детально не изучат выводов своего коллеги. Разве можно тратить драгоценное наблюдательное время на поиски впустую?

И тогда Леверье, сгоравший от нетерпения, взял инициативу в свои руки. 18 сентября он отправил письмо Иоганну Галле, наблюдателю Берлинской обсерватории. «...Направьте телескоп в созвездие Водолея,- призывал его Леверье,- в точку эклиптики с долготой 326 °, и в пределах одного градуса от этого места Вы найдете новую планету. Она девятой звездной величины и имеет заметно различимый диск...»

Фортуна не переставала улыбаться Леверье. Незадолго перед описываемыми событиями Галле как раз получил несколько новых звездных карт. Одна из них относилась к созвездию Водолея и включала область, о которой писал Леверье.

Отчего же не попробовать, решил Галле, если нужные материалы все равно у тебя под рукой! И 23 сентября он направил свой телескоп в созвездие Водолея. В ту же ночь, 23 сентября, он нашел на небе объект, отсутствующий на звездной карте. То была восьмая планета Солнечной системы, которую впоследствии за ее зелено-голубую окраску назвали в честь римского бога морей Нептуном.

Леверье стал героем дня. Как сказал Араго, он открыл планету «на кончике пера».

Открытие Нептуна было в развитии астрономии грандиозным шагом вперед. Это был триумф всех точных наук XIX в. Это был великий триумф Исаака Ньютона и сформулированно им закона всемирного тяготения.