Сказка о Джоне Адамсе и Урбене Леверье, поймавших Нептун на математический крючок

Ник. Горькавый.

Сказка о Джоне Адамсе и Урбене Леверье, поймавших Нептун на математический крючок

• Рассказы о науке •

Ник. Горькавый.

Сказка о ДЖОНЕ АДАМСЕ и УРБЕНЕ ЛЕВЕРЬЕ,

поймавших Нептун на математический крючок

Научные сказки Ник. Горькавого см. «Наука и жизнь» №№ 11, 12, 2010 г.; №№ 1-6, 9, 11, 2011 г.; №№ 6, 7, 2012 г.

Нептун, открытая 23 сентября 1846 года благодаря двум теоретикам — Урбену Леверье и Джону Адамсу и двум наблюдателям — Иоганну Галле и Генриху д’Арре. Фото NASA. 1989 год.

Принцесса пришла в комнату, когда дети уже лежали в своих постелях в ожидании очередной истории. Дзинтара уселась в кресло и открыла книгу. Кресло было просторным, и принцесса уютно устроилась в нём с ногами.

— Молодой студент Кембриджа Джон Адамс, — начала она, — очень любил рыться на полках книжных магазинов, где каждый том хранит в себе и тайну, и знание, а книжная обложка — дверь в другой мир: открываешь её и окунаешься в новое захватывающее приключение…

На одной из полок студент наткнулся на брошюру, написанную главным — королевским — астрономом Англии Джорджем Эйри. Адамс пролистал её и узнал об интригующей космической загадке планеты Уран. Её открыл астроном Гершель с помощью своего телескопа. (См. «Наука и жизнь» № 7, 2012 г., с. 82.) Уран оказался строптивой планетой: она плохо подчинялась ньютоновскому закону гравитации. По сравнению с вычисленным положением, Уран то забегал вперёд, то резко отставал. Мнения учёных разделились. Одни заявили, что Ньютон вывел неточный закон. Другие сочли, что в орбите Урана «неправильно» учтена гравитация Юпитера и Сатурна.

Адамс доверял доказательствам Ньютона и знал, что крупнейшие математики и механики — Эйлер, Даламбер, Лагранж, Лаплас и Гаусс — развили ньютоновскую теорию движения планет до очень высокого уровня, и она прекрасно работала для всех планет, за исключением Урана. Молодой человек снова уткнулся в книгу…

Французский астроном Алексис Бувар, исследовавший странное поведение Урана, выдвинул гипотезу, что на его движение оказывает влияние неизвестная внешняя планета. Но где её искать? Учёные обсуждали возможность теоретического вычисления положения невидимой планеты. Джордж Эйри, который возглавлял Гринвичскую обсерваторию, скептически относился к подобным идеям и рассматривал эту гипотезу как совершенно нереальную. Его мнение охладило многие горячие головы.

Конечно, Адамс купил книгу Эйри. И хотя он был загружен учёбой до предела, часто думал о неведомой планете. Она так захватила воображение молодого человека, что он твёрдо решил сам определить координаты планеты, которая возмущает движение Урана. По мнению Адамса, планета-невидимка должна была располагаться дальше Урана и двигаться по орбите медленнее, чем он. Когда Уран догоняет невидимку, он испытывает сильное притяжение к ней. Для земного наблюдателя в это время Уран движется быстрее обычного. Потом он обгоняет более медленную соседку, и она начинает тянуть его назад. Тут Уран «тормозится», нарушая кеплеровские законы движения космических тел по орбите.

Блестяще окончив летом 1843 года Кембриджский университет, 24-летний Адамс уехал на каникулы к родителям и получил, наконец, возможность приступить к расчётам координат невидимой планеты. К октябрю он уже нашёл первое решение, в котором основные проблемы теории движения Урана объяснялись наличием внешней планеты, располагавшейся в два раза дальше него (это значение орбиты невидимой планеты Адамс выбрал, следуя правилу Тициуса-Боде. См. «Наука и жизнь» № 7, 2012 г., с. 88).

Адамс был скромным и робким молодым человеком. Он никому не сообщил о полученных результатах, считая их предварительными, и принялся уточнять данные — в частности, уменьшать радиус орбиты планеты-невидимки, чтобы достичь лучшего совпадения с наблюдениями. Два года Адамс упорно работал и к сентябрю 1845 года получил пятое по счёту, наиболее точное решение для параметров невидимой планеты, включая её небесные координаты. Его-то молодой человек и показал двум знаменитым астрономам — директору Гринвичской обсерватории Джорджу Эйри и директору Кембриджской обсерватории Джеймсу Чэллису (1803-1882).

Джон Адамс (1819-1892) — английский астроном и математик, первым рассчитавший траекторию невидимой планеты Нептун.

Джордж Эйри (1801-1892) — английский математик и астроном. Директор Гринвичской обсерватории с 1835 по 1881 год.

Алексис Бувар (1767-1843) — французский астроном. Исследовал неравномерности в движении Урана и выдвинул гипотезу о существовании заурановой планеты.

Урбен Леверье (1811-1877) — французский математик, занимался небесной механикой. В 1846 году опубликовал статью, в которой предсказал траекторию невидимой планеты. С помощью его расчётов Галле и д’Арре открыли планету Нептун. С 1853 по 1877 год — директор Парижской обсерватории.

Ну и какой, по вашему мнению, была реакция пожилых маститых учёных на столь сенсационное сообщение никому не известного выпускника колледжа?

— Пф! — фыркнула Галатея. Дзинтара кивнула:

— Верно — предельно скептическая. Чэллис позже признался, что постановка вопроса о проведении наблюдений только на основании теоретических выводов представлялась новой и необычной. Короче говоря, директор Кембриджской обсерватории, получив письмо от Адамса, вовсе не бросился к своему прекрасному телескопу с диаметром зеркала в тридцать сантиметров и не навёл его на указанный молодым человеком участок неба. Директор Гринвичской обсерватории поступил точно так же.

Адамс глубоко уважал Эйри и поэтому поехал к нему лично, чтобы рассказать о результатах, но не застал учёного дома и передал через слугу визитку, а также письмо с кратким изложением своей работы. Когда через некоторое время Адамс вернулся к резиденции Эйри, величественный дворецкий не впустил молодого человека в дом, заявив, что королевский астроном обедает и тревожить его нельзя.

Надо ли говорить, что после долгого обеда Эйри, получивший от Адамса письмо с координатами новой планеты, тоже не бросился к телескопу, чтобы проверить идеи какого-то молокососа? Да этот парень мог наделать кучу ошибок в своих вычислениях!

Консерватизм и скептицизм Эйри были просто выдающимися. Он относился к числу тех немногих астрономов, которые всё ещё сомневались в теории Ньютона!

— Почти двести лет прошло после опубликования теории Ньютона, а Эйри сомневался?! — не поверил своим ушам Андрей.

— Не найдя понимания у ведущих астрономов, молодой учёный не стал публиковать своё решение в научном журнале и начал работать над очередным, более точным, уже шестым по счёту расчётом координат планеты-невидимки.

Великие астрономы Эйри и Чэллис и думать забыли о молодом учёном. Но ненадолго — потому что вскоре началось второе действие этой драматичной истории.

В июне 1846 года во Франции вышла подробная статья французского математика, занимавшегося небесной механикой, — Урбена Леверье, который, независимо от Адамса, провёл математические расчёты и тоже определил координаты невидимой планеты, влияющей на движение Урана!

Прочитав статью Леверье, английский королевский астроном Эйри понял, что сел в глубокую лужу. Он тут же встретился с Чэллисом, чей кембриджский телескоп был гораздо лучше гринвичского, и предложил ему начать поиски новой планеты; ведь если планету откроют французы, то лужа станет просто громадной!

Чэллису не хотелось начинать новую программу наблюдений. Эйри настаивал и написал ему ещё два письма, предлагая план действий. В конце месяца поиск новой заурановой планеты всё же начался.

План наблюдений, который составили Эйри и Чэллис, ясно показывал: хотя статья Леверье и подтвердила принципиальную правоту молодого Адамса, в его конкретные цифры они верили очень мало, несмотря на то что тот дал наиболее вероятное положение планеты на небе. Вместо того чтобы начать наблюдение вокруг этой точки, Эйри и Чэллис выделили на звёздном небе участок вдоль эклиптики и собрались дважды перебрать тысячи звёзд, чтобы найти планету по её смещению среди неподвижных звёзд.

Джон Адамс, первым рассчитавший траекторию невидимой планеты, оценил также её размер и яркость и отметил, что в отличие от звезды она должна иметь заметный диск. Эйри и Чэллис не поверили и этому. Чэллис не искал объекты с диском, а захватывал при наблюдении гораздо более слабые и точечные звёзды, увеличивая список просматриваемых объектов во много раз.

За два месяца директор Кембриджской обсерватории «перебрал» три тысячи звёзд — и все они оказались на месте! Учёный уже готов был заявить, что планеты, предсказанной юнцом, не существует, но в конце сентября он прочитал очередную статью теоретика Леверье. Тот прямо советовал тугодумам-наблюдателям искать новую планету по диску. Ворча, Чэллис начал поиск новым способом — просто высматривая диск среди звёзд. И вскоре — всего лишь после трёх часов наблюдений — заметил объект с небольшим диском и сообщил об увиденном своему ассистенту. Чтобы проверить, планета ли это, нужно было всего лишь надеть на телескоп окуляр с бульшим разрешением. Но в эту ночь Чэллис не стал монтировать новый окуляр, а в следующую решил вообще не ходить на наблюдения, так как Луна переместилась и ...

Быстрая навигация назад: Ctrl+←, вперед Ctrl+→