Джон Норт. Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии. М.: НЛО, 2020. Перевод с английского Константина Иванова
От древних людей до Хокинга
Как справедливо замечено в предисловии к русскому изданию, «Иллюстрированная история...» — это «фундаментальный труд, который будет служить специалистам и любителям астрономии десятилетия».
Эту книгу на языке оригинала впервые издали в 1993 году, в 2008-м — переиздали. В том же году (31 октября, ровно 12 лет назад) ушел из жизни ее автор — британский историк Джон Норт. Русский перевод увидел свет только в 2020 году, он сделан по второму изданию, с дополнениями, несколько измененной структурой и увеличенным числом иллюстраций.
Книга уникальна как минимум тем, что на русском подобных фундаментальных работ не было со времен «Истории астрономии» Антони Паннекука (1966 г.) — нидерландского астронома и теоретика марксизма.
Но Джон Норт оговаривается: его атлас все же не полон. «Некоторые культуры я проигнорировал — не потому, что они не обладают ценностью или не представляют исторического интереса, но так как они не встраиваются в структуру книги». Тем не менее он дает более чем объемный и информативный обзор представлений о космосе и Вселенной, начиная с так называемой «доисторической астрономии» и заканчивая радиоастрономией, описанием пульсаров, квазаров, нейтрино, темной материи, теорий Стивена Хокинга и т. д. В общем, в книге дана максимально актуальная повестка на момент ее переиздания. Поэтому, например, информацию о впервые зафиксированных в 2015-м гравитационных волнах, предположительно возникших в результате слияния двух черных дыр, в книге можно найти только в формате редакторской сноски. Зато о Роджере Пенроузе, получившем Нобелевскую премию по физике в 2020 году, дана вполне обширная справка.
Сезон охоты и менструальный цикл
Итак, «доисторическая астрономия». Джон Норт начинает с сильного заявления: «Есть все основания полагать, что древние люди гораздо лучше нас знали расположение звезд на ночном небе; поэтому нет ничего удивительного в том, что их первые изображения датируются довольно ранним периодом».
Как пишет автор, палеолитическую живопись впервые открыли в 1856 году в пещере Нио (Франция). Исследователи долго сомневались относительно степени древности изображений оленей, бизонов, козлов и коз — до тех пор, пока спустя почти век группа подростков случайно не обнаружила другое место с аналогичными рисунками — пещеру Ласко.
Радиоуглеродный анализ изображений показал, что их возраст — 17 000–18 000 лет.
Исследователей заинтересовали точки рядом с головой и туловищем быка на одном из рисунков. Есть несколько гипотез на этот счет, одна из них — охотники вели учет убитых животных. При этом большинство костей, обнаруженных в пещере, принадлежат оленям. При чем здесь бык?
Более любопытные версии, касающиеся астрономии, появились в конце XX века: точки рядом с мордой — скопления Гиады, остальные — звездные скопления Плеяды (и те, и те — в созвездии Тельца).
Сохранились также артефакты эпохи палеолита (костяные пластины с нацарапанными знаками), предположительно свидетельствующие о ведении «счета лунных дней».
«Можно предположить, что эти числовые серии каким-то образом связаны с женским менструальным циклом, но для охотников не менее значимым был сам лунный свет. Антропологи установили, что связь между охотой, сексуальными ритуалами и Луной, обнаруживаемая сегодня в Центральной Африке, возникла, скорее всего, не менее сорока тысяч лет назад. И даже если принять за основу гипотезу о связи этих насечек с лунным циклом, сложно высказать более или менее доказуемое предположение о том, как они использовались на самом деле», — пишет Джон Норт.
Могильные холмы для наблюдений за звездами
Примерно в 4500–3000 г. до н. э. места погребения древних людей представляли собой продолговатые могильные холмы — клинообразные места общего захоронения в форме протяженных земляных насыпей с канавами по бокам. Форма насыпей менялась — можно обнаружить много отличий в холмах, сохранившихся на территории Британии, Ирландии, Северной Франции, Нидерландов, Германии, Дании и Польши. Но при этом все они имеют правильную геометрическую форму (по меньшей мере с одним прямым углом) и никогда не представляют собой беспорядочные земляные нагромождения.
Есть мнение, что создание памятников имеет отношение к наблюдениям восходов и заходов звезд.
«Обычно продолговатые могильные холмы вписывались в ландшафт таким образом, что если смотреть вдоль склона, то луч зрения наблюдателя, плавно поднимаясь над скрытым местным горизонтом, указывал на какую-либо яркую звезду. Таким образом дальняя (от наблюдателя) сторона пологого холма образовывала искусственный горизонт».
Одновременно с этим холмы создавали искусственный горизонт при наблюдении в перпендикулярном направлении. Возможно, восходы и заходы наблюдали из траншей, вырытых вдоль обеих сторон холма, а высоту и направление холма подбирали с учетом движения какой-либо звезды.
Примерно то же самое можно сказать о знаменитом Стоунхендже.
Как отмечает Джон Норт, вытянутые погребения, скорее всего, предшествовали постройке самого Стоунхенджа. Направления, вдоль которых расположены эти захоронения, указывают на несколько ярчайших звезд. Совпадение направлений не могло быть достигнуто средствами наземных измерений из-за больших расстояний (да и вряд ли это было самоцелью). Но поскольку холмы последовательно выстраивались в направлении ярких звезд, параллельность образовывалась автоматически — вот и весь секрет правильности форм.
Крепкий хозяйственник Хаммурапи и дерзкие египтяне
В Древнем Египте для составителей календарей ключевым понятием был гелиакический восход — первое утреннее появление звезды после периода, в течение которого она находилась над горизонтом только в дневное время суток. Любая яркая звезда могла быть выбрана для фиксации какой-либо календарной даты. В каждый следующий день после своего гелиакического восхода звезда будет восходить чуть раньше, до тех пор, пока не наступит гелиакический восход следующей звезды-маркера, после чего отсчет может быть начат заново. В египетском календаре год делился на 36 «недель» — по 10 дней в каждой. Таким образом, наблюдались 36 звезд или созвездий, гелиакический восход которых отмечал начало каждой из 36 недель.
Каждая из этих звезд совершает полный оборот примерно за одни солнечные сутки. За ночь взойдут в среднем 18 из 36 звезд — но есть нюанс. В течение сумерек большинство звезд продолжают оставаться невидимыми (под ночью египтяне понимали время полной темноты). И продолжительность ночей неодинакова: самая длинная зимняя ночь почти в полтора раза дольше самой короткой летней ночи.
Короче говоря, большая часть ночей в году не может быть разделена на двенадцать равных частей. И?
«В конечном счете решили, что деление должно осуществляться именно таким образом. <...> Светлое время суток также делилось на двенадцать часов. Число временных отрезков было взято по аналогии с числом ночных часов. Таким образом, мир обрел двадцатичетырехчасовые сутки. Даже дерзкие проекты Французской революции не смогли поменять эту систему на, казалось бы, более рациональную — основанную, в сущности, на количестве пальцев», — пишет Джон Норт.
Так стремление древних египтян делить ночь на короткие интервалы легло в основу современного деления суток на 24 часа.
Астрономические изображения и надписи на потолке гробницы Сенмута рядом с храмом Хатшепсут в Дейр эль-Бахри в Западных Фивах. Считается наиболее древней формой представления египетских небес.
Источник: рисунок из книги (с. 58)
Разумеется, египетский календарь далеко не единственный пример волевого решения о реформировании календарей. Вавилонский царь Хаммурапи, например, решил вставить в календарь дополнительный месяц. Как подчеркивает автор книги, это распространялось и на сбор налогов.
«Ухищрение, похоже, не имеющее параллелей в современной истории», — замечает Джон Норт.
При Хаммурапи унифицировали не только пантеон, но и календарь, а месяцам присвоили вавилонские названия. Продолжительность месяца близка, но не равна 29,5 суткам. А поскольку количество месяцев в солнечном году не является целым числом (примерно 12,4), календарь нуждался в корректировке. Таким образом было установлено, что в месяце должно быть либо 29, либо 30 дней, а в году — 12 или 13 месяцев. Этими правилами пользовались вплоть до 528 г. до н. э.
Противоземля и «вращательные движения»
Древнегреческий мыслитель Анаксимандр утверждал, что бесконечная Вселенная порождает бесконечное множество миров. Наш мир является только одним из них — он отделяет себя от всего и поддерживает единство своих частей посредством их «вращательного движения». Воздушные и огненные массы выносятся за пределы мира и образуют звезды. Земля — это круглый парящий диск, Солнце и Луна — кольцевидные тела, окруженные воздухом. Под воздействием Солнца в воде образовались живые существа, а мужчины и женщины произошли от рыб.
Анаксимен развил идеи Анаксимандра: он утверждал, что воздух является бесконечной первичной субстанцией, из которой путем сжатия и разрежения произошли все остальные тела. Анаксимен также говорил о «вращательном движении», благодаря которому небесные тела смогли образоваться из воздуха и воды.
Пифагор (Джон Норт подчеркивает, что до нас не дошло ни одного его сочинения, за исключением нескольких разрозненных свидетельств) считал, что Вселенная сотворена Небесным Вдохом таким образом, чтобы в ней появились совокупности чисел. Пифагору приписывается мнение о том, что все является числами.
Космологическая система, предложенная пифагорейцами, состояла из центрального огня, вокруг которого обращались все небесные тела, включая Землю. Но центральный огонь — это не Солнце (оно тоже обращается вокруг огня, двигаясь выше орбиты Земли). Вдобавок на земной орбите находилась еще Противоземля (Антихтон) — космическое тело, заслоняющее Землю от центрального огня.
28 лунных дворцов
Как отмечает Джон Норт, в Древнем Китае на самом раннем этапе истории разработали пиктографическое письмо, причем первый большой словарь этого языка был составлен уже в 121 г. н. э. Поэтому наша осведомленность об истории древнекитайских воззрений заслуживает большего доверия, чем аналогичное знание о большинстве других древних культур.
Если страны, располагающиеся к западу от Китая, обращали внимание главным образом на горизонт, то в Китае огромное значение придавалось созвездиям, находящимся в прилегающей к Северному полюсу области и расположенным вдоль небесного экватора. Сосредоточившись на звездах, находящихся вокруг Северного полюса — никогда не заходящих и не восходящих, — китайцы научились определять положение небесных объектов относительно Солнца. Они также мысленно определяли положение звезд с помощью воображаемых линий, проводимых через околополюсные звезды к тем звездам, которые периодически восходят и заходят.
Вероятно, уже в 1500 г. до н. э. китайцы разделили небо на 28 лунных дворцов (сю). Каждому из них соответствовал определенный участок экватора или интервал с границами, заданными звездами, между которыми в ожидаемый момент должна была находиться Луна. Сохранилась созданная не позднее 1281 г. до н. э. гадальная кость, на которой упоминаются названия звезд. По замечанию Джона Норта, нельзя исключать, что в первом тысячелетии до н. э. китайцы заимствовали у месопотамской культуры отдельные общие принципы предсказаний по звездам и Луне, но интерпретировали их в соответствии со своими представлениями о компоновке созвездий.
Ятроматематика на страже здоровья
В эпоху позднего Средневековья изучение аристотелевской философии сподвигло ученых к рационализации сочинений по астрологии.
Например, сочинения Гиппократа по медицине содержали множество фрагментов о применении астрологии во врачевании (ятроматематика), в которых человеческое тело считалось подверженным влиянию различных частей зодиака и планет.
Как пишет Джон Норт, появление печати открыло шлюзы для восполнения растущего спроса на астрологию. Сразу же после того, как появилась возможность печатать альманахи, они начали играть важную роль в жизни полуобразованного европейского населения, что благополучно продолжалось вплоть до XX в.
«Зодиакальный человек» из итальянского перевода книги «Основные сведения по медицине» («Fasciculus medicinae» Иоганна фон Кирххайма).
Источник: рисунок из книги (с. 405)
В XVI в., когда стали востребованы ежегодники с астрономической и астрологической информацией, а впоследствии и с астрологическими прогнозами (в особенности, касающимися погоды), популярность альманахов резко возросла.
Считается, что к концу XVII в. только в одной Англии продали 400 000 экземпляров ежегодников. Большинство из них содержало диаграмму «зодиакальный человек», связывающую анатомию со знаками зодиака. Обычно она использовалась, чтобы указать, из каких частей тела нельзя совершать кровопускание, если Луна находится в соответствующем знаке.
Но в XVII же веке началось постепенное отделение ненаучного материала от собственно астрономического. Например, королевский астроном Невил Маскелайн начал публиковать ежегодные таблицы и для астрономов, и для навигаторов — «Морской астрономический ежегодник».
Квазары и «космические струны»
Радиоастрономия стала полноправной частью астрономии в конце 1950-х. Но начало ей было положено в 1932 году, когда американский радиоинженер телефонной компании «Белл» Карл Г. Янский, изучая помехи в недавно введенной в эксплуатацию трансатлантической радиотелефонной связи, обнаружил, что они исходят от внеземных источников.
Его антенная система, установленная на полигоне в Холмделе (штат Нью-Джерси) четко различала три основных источника шума: близкие грозы, далекие грозы и фоновое шипение, которое менялось в течение суток. Янский изучал эти явления на протяжении года и установил: сигналы третьего типа связаны с Млечным Путем, а наиболее мощный их источник находится в направлении центра Галактики.
Первые радиогалактики удалось открыть также в начале 1950-х. Но понадобилось более десяти лет, чтобы определить их положение с точностью, позволившей отождествить их с оптическими объектами. А в 1960 году американский астроном Аллан Сэндидж получил фотографии трех участков неба, на которых его коллеги из радиоастрономической обсерватории обнаружили по одному оптическому объекту, выглядевшему «как звезда». Каждый объект окаймляла светящаяся «дымка».
Так были открыты квазары.
В 1976 году британский физик-теоретик Томас Киббл сформулировал гипотезу о «космических струнах». Согласно его модели, быстрое охлаждение после Большого взрыва породило потоки, похожие на струны (их можно сравнить с трещинами на блюде из глазурованной керамики — только в трехмерном пространстве). Киббл описал эти потоки как трубки, более узкие, чем протон, с высокой концентрацией массы-энергии. Предполагается, что они могут тянуться вдоль Вселенной, заключая в себе 17 тонн на метр. Струны не имеют концов, но способны становиться маленькими, скручиваясь в тугие кольца.
В 1980-е советский физик Яков Зельдович и американский физик и космолог Александр Виленкин подхватили идею Киббла, предполагая, что «космические струны» могли бы объяснить совместное образование неоднородностей материи в ранней Вселенной, проявляющееся сегодня в виде звезд и галактик.
***
Можно продолжать рассказ и дальше, однако формат статьи вряд ли позволяет создать хоть сколько-нибудь обстоятельное представление о столь обширной (более чем в тысячу страниц) работе. Поэтому здесь мы ограничились беглым обзором лишь некоторых глав.
Но это только верхушка айсберга. Из книги «Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии» можно почерпнуть огромное количество другой информации. Например, узнать, какой была астрономия во времена Гомера и Гесиода, что такое гомоцентрическая система Евдокса и почему Птолемей считал звезды неподвижными; что из себя представляла тибетская астрономия и почему майя и ацтеки поклонялись Венере; что такое Толедские и Хорезмийские таблицы, какими были первые телескопы, что такое MACHO и WIMP, космические мазеры и солнечный ветер — и так далее, и так далее.
В какой-то момент читателю даже может показаться, что цветущая сложность антологии воззрений о космосе и Вселенной вовсе неподвластна исчерпывающему описанию. Возможно, это мнение не так уж и ошибочно.