Читать книгу "Гюйгенс. Волновая теория света. В погоне за лучом - Давид Бланко Ласерна"

Портрет Спинозы работы Франца Вульфагена, 1664 год.

Гюйгенс потратил два года на первую редакцию трактата, в котором на 100 страницах (плюс несколько дополнений) излагал свою интерпретацию диоптрики с математической точки зрения. На протяжении всей жизни он продолжал шлифовать этот манускрипт, словно работа была линзой, которую ученый вознамерился довести до идеала. Сделав самый полный вклад в теорию линз Кеплера и положив его в ящик письменного стола, Гюйгенс решил: пора переходить к действиям. Он был не вполне удовлетворен теориями Кеплера и Декарта, но еще меньше его устраивало качество оптических инструментов, которые можно было приобрести в то время. Линзы, предназначенные для очков или луп, были далеки от требований зарождающейся технологии изготовления телескопов. С помощью своего брата Константина в 1654 году Гюйгенс начал шлифовать объективы и окуляры собственноручно. Это было нелегкой задачей. Прежде всего, ученый столкнулся с тем, что шлифовщики держали свои наработки в секрете. Новая техника позволяла мастеру выделиться на фоне других; следовательно, лучшим способом сохранить привилегированное положение было беречь открытие от конкурентов. Некоторые уносили свои тайны в могилу, как, например, знаменитый французский изготовитель телескопов Филипп-Клод Леба. Никому так и не удалось выведать у его вдовы секрет его линз. Во времена Гюйгенса обычно за основу брался кусок стекла, застывшего в некой форме.

РИС. 17

Уже на этом этапе были заметны первые оптические дефекты: стекло могло быть окрашено железом, изображение искажали пузырьки и неоднородная плотность материала. Затем этому куску на станке с помощью абразивных порошков и других веществ придавалась линзовидная форма. Этап моделирования включал самый трудоемкий и деликатный процесс — шлифовку. Христиан даже спроектировал для этого специальный станок, но со временем передал основную работу мастерам, оставив за собой только финальную шлифовку линз для объективов.

Благодаря работе с линзами Гюйгенс расширил свои представления о диоптрике: иногда практика дает результаты, недоступные при изучении сухой теории. Среди них особого упоминания стоит удачная комбинация линз — окуляр Гюйгенса (см. рисунок 17), состоящий из двух линз, расположенных таким образом, чтобы расширить поле зрения, уменьшить аберрации и пятна, вызванные пузырьками или неровностями материала.

В марте 1655 года, через год усиленной работы, Константин и Христиан закончили собирать свой первый телескоп. Он имел 4 м в длину и увеличивал предметы в 43 раза. Гюйгенс впервые воспользовался устройством прямо на чердаке собственного дома. Когда наступила ночь, он распахнул деревянные ставни, разместил телескоп на подставке (скорее всего, ее роль выполняла обычная лестница) и направил прибор в небо. В XVII веке астрономам не приходилось покидать для наблюдений города, ведь светового загрязнения не было — улицы Гааги еще не освещались фонарями, фарами машин или неоновыми вывесками, которые могли бы встать между Гюйгенсом и Вселенной.

Сначала Христиан рассмотрел самое близкое к нам небесное тело, Луну. Затем, вдохновленный свершениями Галилея, в поисках новых спутников он направил свой взор на Марс и Венеру. Его первый рисунок Сатурна, дошедший до наших дней, датируется 25 марта 1655 года. В тот вечер он заметил рядом с планетой яркую точку. Ночь за ночью он следил за ней, и 16 дней спустя точка вернулась на свое место: это был спутник, завершивший оборот по орбите. Удача была на стороне

СКРЫТАЯ ПЛАНЕТА

Христиан Гюйгенс ни разу не использовал название Титан для обозначения открытого им спутника Сатурна — это имя дал небесному телу английский астроном Джон Гершель (1792-1871). Титан оказался таким же загадочным, как и планета, вокруг которой он вращался. Из-за навязчивой идеи поиска жизни в космосе спутники долгое время считались второстепенными небесными телами. Однако после того как было обнаружено, что на Титане самая плотная атмосфера в Солнечной системе после Земли, воображение астрономов разыгралось. Некоторые даже называли спутник «планетой в маске». Писатели-фантасты Айзек Азимов, Роберт Хайнлайн, Филип Дик, Курт Воннегут, Артур Кларк и Станислав Лем населили самый большой спутник Сатурна роботами и чудищами-инопланетянами. В реальности же, согласно данным, полученным с помощью космических зондов, все гораздо более прозаично, но не менее захватывающе. Помимо Земли, Титан — единственное небесное тело в Солнечной системе, на поверхности которого присутствуют массы воды, озера и долины с реками, в которых, правда, течет не вода, а жидкий углеводород. Метан и этан меняют свое состояние, испаряются, конденсируются в облака и опять выпадают на поверхность в виде дождя. Спустя семь лет космического полета, 25 декабря 2004 года, от зонда «Кассини» отделился аппарат с автоматической станцией «Гюйгенс». А 14 января он коснулся Титана, став, таким образом, первым плодом человеческих рук, достигнувшим такого удаленного от Земли места.

Карта Титана, состоящая из фотографий, сделанных космическим кораблем «Кассини» в 2009 году.

Гюйгенса: он проводил свои наблюдения в тот момент, когда кольцо Сатурна практически исчезло и не затмевало своим блеском область вокруг планеты.

Первые восемь спутников Сатурна были открыты в подобные периоды, когда кольца видны с ребра, то есть их широкая поверхность не отражает свет Солнца и не направляет его к Земле. Это кратковременное явление наблюдается один раз в 14 лет.

Но не все можно объяснить простой удачей. Когда Гюйгенс был еще подростком, другие астрономы видели рядом с Сатурном эту же яркую точку, но принимали ее за звезду. Гюйгенс же настойчиво следил за траекторией небесного тела вокруг планеты (за 4 года он зарегистрировал 68 циклов) и точно зафиксировал длительность периода его обращения. Впоследствии спутник был назван Титаном. Юный Христиан при помощи своего телескопа сделал самое крупное астрономическое открытие после Галилея.

В июне он отправил нескольким избранным, с которыми состоял в переписке, стих из «Фастов» Овидия, к которому добавил несколько букв: «Admovere oculis distantia sidera nostris vvvvvvv ccc rr hnbqx» («Наш взгляд приблизился к далеким звездам»). Те, кому пришло бы в голову переставить буквы, получили бы менее поэтичную по форме, но не менее интересную по содержанию фразу: Saturno luna sua circunducitur diebus sexdecim horis quatuor («Спутник Сатурна обращается вокруг себя за 16 дней и четыре часа»). Гюйгенс сообщил разгадку этого шифра спустя почти год.

В начале июля ему пришлось прервать наблюдения и подчиниться приказам отца. Константин хотел, чтобы сын поехал в Анжерский университет и получил звание doctor utriusque juris, то есть «доктора по обоим правам» (гражданскому и церковному). Поездка была простой формальностью. Христиану не надо было тратить время на то, чтобы запомнить содержание объемистых томов по юриспруденции, — его отец уже выкупил диплом за небольшую цену в 50 флоринов.